Waarom de aarde niet de beste plek is om te leven

Inhoudsopgave:

Waarom de aarde niet de beste plek is om te leven
Waarom de aarde niet de beste plek is om te leven
Anonim

Vraag het aan iedereen: welke planeet is de coolste in het universum? De meesten zullen de aarde natuurlijk een naam geven. Van alle ons bekende werelden is deze de enige die comfortabel is voor het leven en voor mensen. De zon staat op redelijke afstand en zorgt voor een constante, matige toevoer van energie. De dichte atmosfeer houdt warmte en vocht vast, terwijl de magnetosfeer het oppervlak beschermt tegen straling.

Platentektoniek vermengt zich langzaam en vernieuwt de lithosfeer met nieuwe mineralen. De uitgestrekte oceanen kalmeren het klimaat, de kanteling van de rotatie-as van de planeet creëert de seizoenen en de massieve maan stabiliseert deze beweging. Je kunt een lange tijd opsommen en helemaal tot Jupiter reiken, die verondersteld wordt de aarde te beschermen tegen de frequente inslagen van meteorieten, en ze te "vangen" in een groot aantal van zijn krachtige zwaartekracht. Het lijkt erop, wat is er mooier dan zo'n perfecte set?

Maar het hangt allemaal af van wat als het beste wordt beschouwd. Als we de bewoonbaarheid van de planeet beschouwen vanuit het oogpunt van de mensheid, aangepast aan zijn geboorteaarde, dan is er misschien geen andere kandidaat. Maar laten we de zaken breder bekijken en denken, is het echt zo perfect? Inderdaad, vanuit het oogpunt van bewoonbaarheid als zodanig, is onze planeet in veel opzichten een grensgeval, extreem geval, en geschikte planeten in de buurt van verre sterren kunnen een veel rijkere en meer diverse biosfeer ondersteunen dan de onze.

Leven op de grens

De belangrijkste voorwaarden voor leven (althans voor de levensvormen die we begrijpen) zijn warmte en vocht. Daarom wordt het gebied rond de ster, waar de temperatuur gematigd genoeg is en gesmolten vloeibaar water op het oppervlak van de planeet laat blijven, de bewoonbare zone genoemd. De grenzen zijn afhankelijk van de grootte en helderheid van de ster, en berekeningen uitgevoerd in 2013 toonden aan dat dit gebied voor de zon tussen 0, 99 en 1, 7 astronomische eenheden ligt. Bedenk dat 1 a.u. komt overeen met de gemiddelde straal van de baan van de aarde, en het blijkt dat onze planeet zich aan de binnenste rand van de bewoonbare zone bevindt, ver van zijn optimale centrum.

Image
Image

Aarde aan de rand van de bewoonbare zone van de zon

Bovendien neemt de helderheid van de zon geleidelijk toe. Vier miljard jaar geleden, toen het leven op aarde begon, was het bijna een derde zwakker. De planeet bevond zich buiten de bewoonbare zone: er was niet genoeg straling om de oceanen te doen smelten. Aangenomen wordt dat de aarde vervolgens extra warmte heeft gekregen van vulkanische processen en broeikasprocessen. Pas na verloop van tijd "versnelde" en "fladde" de ster op, waardoor de planeet echt comfortabel werd. Het is mogelijk dat dit de reden is waarom het leven zo lang op de eenvoudigste vormen bleef hangen, en de eerste meercellige organismen verschenen pas ongeveer een miljard jaar geleden.

In de loop van de Cambrische explosie zijn er "recentelijk" gecompliceerde dieren ontstaan. In de afgelopen 540 miljoen jaar is de biosfeer extreem divers geworden, heeft ze het land onder de knie en is ze van primitieve weekdieren veranderd in slimme papegaaien en bureaucratie. Het is mogelijk dat een betere locatie binnen de bewoonbare zone het leven op aarde nog een paar miljarden extra jaren zou geven. Of zelfs enkele tientallen.

Meer is beter

Nou, of laten we de afmetingen nemen. De aarde is de grootste van de rotsachtige planeten in het zonnestelsel, en het was de grootte die het mogelijk maakte om de interne warmte lange tijd vast te houden, zodat na verloop van tijd de lithosfeer zou bewegen en platentektoniek zou beginnen. Noch Venus, noch Mars of Mercurius heeft het. Ondertussen is de aarde ook hier nauwelijks "gekropen" in geschikte grenzen: modellen voorspellen dat platentektoniek gemakkelijker zou moeten plaatsvinden op grotere rotsachtige planeten, met een gewicht van ongeveer twee aardmassa's.

Image
Image

Onder de ons bekende massieve exoplaneten - met een straal van meer dan 1, 2 aardstralen - meer dan aardachtige planeten

Op onze planeet werd tektoniek mogelijk gemaakt door een teveel aan water, dat zich vermengde met de silicaatmineralen van de lithosfeer, waardoor hun smeltpunt veranderde. Als de aarde massiever was geweest, zou dit niet nodig zijn geweest en zou het leven veel meer ruimte en verschillende voorwaarden voor ontwikkeling hebben gekregen. Misschien kan hetzelfde gezegd worden over het klimaat: fossielen laten zien dat de biosfeer vooral divers werd in perioden waarin de planeet warmer werd dan normaal. Het is mogelijk dat de optimale temperatuur voor de biosfeer iets hoger ligt dan hier. Evenzo zou het ideale zuurstofgehalte 30-35% moeten zijn in plaats van de huidige 21%.

Dit is ongeveer hoe astrofysici Rene Heller en John Armstrong betoogden, die in 2014, in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology, onze planeet aan uitgebreide kritiek onderwierpen en het concept van "superbewoonbare" werelden naar voren brachten. Ze begonnen echter met de zon zelf, wat suggereert dat het leven optimale omstandigheden kan vinden in een zwakkere en stillere ster.

Ondiep water sterren

Zo'n ster zou tot de spectrale klasse K moeten behoren - oranje, en geen gele dwergen, zoals onze zon (hij behoort tot de klasse G, maar de naburige Alpha Centravra B is gewoon een oranje dwerg). K-sterren bestaan meerdere malen langer dan G - bijna als nog zwakkere rode dwergen, maar in tegenstelling tot hen vertonen ze niet zulke frequente, onvoorspelbare en krachtige fakkels als ze doen. Dit alles vormt de basis voor extreem lange en stabiele omstandigheden in een baan rond zo'n ster.

De klasse K is natuurlijk niet zo groot en helder: deze sterren hebben massa's van 0,5 tot 0,8 zonsmassa's en een lichtsterkte van niet meer dan 0,6 zonsmassa's. Daarom is de bewoonbare zone veel dichter bij hen, en voor super bewoonbaarheid moet de planeet in een kortere baan bewegen, dichter bij het centrum van dit gebied. Het is wenselijk dat er verschillende van dergelijke werelden in het systeem zijn, die hen een constante uitwisseling van "levensembryo's" zullen bieden - zoals het al kan zijn gebeurd tussen de aarde en Mars, terwijl (en als) Mars werd bewoond.

Image
Image

Kepler-442b is een bijna ideale planeet voor leven

Het is dus beter om een groter lichaam te nemen, optimaal - twee aardmassa's en 1, 2−1, 3 van zijn straal. De grotere omvang zorgt niet alleen voor platentektoniek en meer leefruimte. Sterke zwaartekracht houdt meer water vast en een dichtere atmosfeer, waardoor het gemakkelijker wordt om een constant hoge temperatuur te handhaven (bij voorkeur rond de 25 ° C, ongeveer 10 graden boven de onze). Het reliëf van de massieve planeet zal ook gladder en gladder worden. Het zal minder diepten hebben die arm zijn aan licht en voedsel, maar meer warme en levendige ondiepe wateren. Zoals een waarnemer opmerkte, zou de ideale wereld minder diverse ecosystemen hebben, maar elk zou zijn volledige biodiversiteitspotentieel ontsluiten.

Het nastreven van het ideaal

Heller en Armstrong merken op dat praktisch alle kenmerken die nodig zijn voor "superbewoonbaarheid" voortkomen uit één ding: de grootte nam toe in vergelijking met de aarde. Theoretisch zouden dergelijke werelden nog talrijker moeten zijn in de ruimten van de Melkweg dan de onze. En er zijn meer oranje dwergen dan gele sterren van het zonnetype - volgens sommige schattingen vormen ze tot 9% van de totale sterrenpopulatie. Bovendien is er al minstens één geschikte wereld bekend.

De exoplaneet Kepler-442b, gelegen in het sterrenbeeld Lyra, 1200 lichtjaar van de zon, voldoet bijna ideaal aan de voorwaarden van "super bewoonbaarheid". Het draait rond een K-klasse ster, de straal is 1, 3 terrestrische, massa - 2, 3 terrestrische. Helaas is de gemiddelde temperatuur op Kepler-442b verre van optimaal: zo'n -2,5 °C. Maar blijkbaar is dit slechts het eerste voorbeeld, en in de toekomst zullen we veel werkelijk ideale planeten vinden.

Image
Image

Het werkingsspectrum van fotosynthese op aarde

Het is mogelijk dat vegetatie helpt om zo'n wereld te identificeren - natuurlijk weelderig en helemaal niet groen. Het spectrum van K-sterren is anders dan dat van de zon, en de lucht van een superbewoonbare planeet zal niet zo blauw zijn als de onze. Gebieden waarin de pigmenten van terrestrische planten licht absorberen, bevinden zich in het rood, maar vooral in het blauwviolette gebied (groen licht wordt gereflecteerd). Klasse K straalt echter actiever uit in het rode en infrarode bereik, maar zwakker in blauw en violet.

Daarom wordt aangenomen dat planten onder dergelijk licht meer blauw reflecteren, zodat hun bladeren donkerder zullen zijn dan aardse, dichter bij paars. Er zijn zelfs hypothesen dat planten gedurende een lange evolutieperiode in een ideale wereld moeten leren om al het licht dat erop valt effectief te absorberen en volledig zwart te worden. Op een dag zullen mensen door zo'n donker en dicht Gotisch bos kunnen lopen. Voor zover we weten, is ons lichaam met de juiste training heel goed in staat om te bewegen met zwaartekracht tot 4 aardse zwaartekracht. Ook hier is de ideale wereld bijna perfect.

Aanbevolen: