Afbeelding in de hoofding: Goudlokje en de drie beren. Bron: kidsshortmoralstories.com
In het verhaaltje van Goudlokje (Goldilocks in het Engels) probeert het lieve mooie kind alles uit in het berehuis: de stoelen, de borden met eten, de bedden. De spullen van papa beer zijn te groot, te hard, te warm. Die van mama beer zijn te zacht, te koud, enz. Gelukkig heeft de berenfamilie een kindje, want die zijn spullen zijn allemaal perfect. De ‘goldilocks zone’ in de astronomie is de zone rond een ster waar alles precies goed is (waar vloeibaar water duurzaam kan bestaan), en de ‘goldilocks planet’ heeft precies de geschikte eigenschappen om alles binnen goed leefbare grenzen te houden.
Als je deel 1 van deze cursus volledig gelezen hebt, dan hoop ik dat je geleerd hebt dat de Aarde een heel bijzondere planeet is, en dat er heel veel eigenschappen precies in de goudlokjes range zitten. Om je geheugen op te frissen zet ik hieronder even een opsomming van de belangrijkste van die Goldilocks eigenschappen:
- Afstand tot de Zon in bewoonbare zone (geschikte temperatuur voor vloeibaar water) + bijna cirkulaire baan rond de Zon (stabiliteit in temperatuur over het hele jaar)
- Ideale verhouding oceaan/land – thermohaliene circulatie zorgt voor temperatuurbuffers en warmteverdeling
- Ideale massa va de planeet – atmosfeer van juiste densiteit (stabiliteit klimaat, stabiele koolstofcyclus en andere elementen cycli)
- Verhouding luchtdruk/temperatuur/broeikasgassen steeds goed voor vloeibaar water en leefbare temperaturen
- Zuurstofgehalte (ontstaan fotosynthese, balans reducerende geosfeer vs zuurstoftoename)
- Samenstelling van de planeetkern en rotatiesnelheid : permanent magnetisch veld
- Voldoende interne warmte: platentektoniek & vulkanisme & magnetisme
- Korst niet te dun en niet te dik: platentektoniek
- Lange termijn: afnemende concentratie broeikasgassen, compenseert ‘faint sun’
- Botsing Theia: toevoeging zware elementen (kern, radioactiveve warmte), toevoeging water, juiste invalhoek, juiste snelheid, juiste massa
- Grote maan stabiliseert obliquiteit (schuine stand van 23°, seizoenen en gematigde klimaten)
- Jupiter verlaagt kans op grote impact die alles kan doden
- Afstand tot kern melkweg: in ideale zone
- De Zon is niet te groot en niet te klein: geen tidal lock, en voldoende lange stabiliteit
- De Zon is een heel stabiele derde generatie ster met juiste chemische samenstelling
De Aarde is dus zo ideaal, dat de kans nogal klein wordt dat we een even goede, even leefbare planeet zouden vinden rond andere zonnen. De leefbaarheid van de Aarde is dan ook nog eens 4 miljard jaar stabiel genoeg gebleven. Dat was blijkbaar nodig om zoiets onwaarschijnlijk als complex meercellig leven de tijd te geven om zich te ontwikkelen, en uiteindelijk zelfs een intelligente diersoort voort te brengen. Vergeet ook niet dat het tijdperk van meercellig complex leven op Aarde (’the age of the animals’) maar 1 miljard jaar duurt, terwijl de planeet Aarde wel bestaat gedurende meer dan 10 miljard jaar.
Zeldzame Aarde
25 jaar geleden hebben Donald Brownlee en Peter Ward hun beroemde boek ‘Rare Earth’ gepubliceerd. Hierin schetsen ze het Goldilocks beeld dat ik hierboven beschreef. Afgaande op alle kennis die we hebben van onze Aarde, het leven, en de andere planeten, besluiten ze dat het zeer onwaarschijnlijk is dat op een andere planeet alle eigenschappen precies goed zitten en dit over miljarden jaren. Met andere woorden, complex meercellig leven verwachten ze eigenlijk niet te vinden. Niet in enkele tientallen of honderden lichtjaren om ons heen, of zelfs misschien helemaal nergens in het Melkwegstelsel! Eenvoudig, bacterie-achtig leven daarentegen zou dan wel weer kunnen. Meer nog, hoe meer we te weten komen over het vroegste leven op Aarde, hoe meer we beseffen dat de omstandigheden om dit mogelijk te maken heel algemeen zijn in ons heelal. Met andere woorden, ‘eenvoudig’ leven (zoals onze prokaryoten) zou wel eens heel veel kunnen voorkomen rond andere sterren om ons heen. Mochten we tijdens ons leven ook maar één keer zo een buitenaardse bacterie-achtige vinden, zou het echter nog steeds een enorme indrukwekkende mijlpaal zijn in onze zoektocht naar leven.
Nu, zoveel jaren later, blijven Ward en Brownlee nog meer dan vroeger overtuigd van hun theorie. Ze stellen zelfs dat ‘zeldzaam’ (Engels: rare) totaal niet genoeg uitdrukt hoe klein de kans is dat complex leven (met ecosystemen van meercelligen) op een andere planeet zou ontstaan. Natuurlijk is niet iedereen hiermee akkoord. Op het einde van deel 2 gaan we hier verder op in. Maar eerst gaan we de essentiële eigenschappen van het leven op Aarde verkennen, zodat we nog beter begrijpen wat er precies gebeurt op een ‘levende planeet’.