Het weer is scherprechter over al dan niet leven!

Voor leven op andere planeten is het weer allesbepalend. We leggen uit hoe dat zit.

Tegenwoordig worden er talloze planeten ontdekt rondom andere sterren. Rond de eeuwwisseling waren dat nog vooral grote gasachtige planeten zoals Jupiter, maar tegenwoordig kunnen we ook veel kleinere, aardachtige planeten ontdekken. De boeiende gedachte borrelt dan op: “Zou op één van die planeten leven kunnen voorkomen?” Dat weten we niet, maar één ding is duidelijk, het draait allemaal om het weer op die planeten.

Wat is weer?

Wat is eigenlijk ‘weer’? Een gangbare definitie luidt als volgt: “Het weer is de actuele toestand van de atmosfeer.” Daar is goed mee te werken. Als je naar buiten stapt voel je die ‘actuele toestand’ onmiddellijk. Het is warm (of koud, of iets daartussenin), het waait meer of minder, er valt neerslag of het is droog, en het is geheel- tot onbewolkt.
Toch is deze definitie beperkt, want in feite is er overal ‘weer’, ook op de maan bijvoorbeeld, al is daar geen atmosfeer aanwezig. Een barometer zal daar dus altijd nul hPa als luchtdruk aanwijzen, maar er heerst wel een temperatuur, die in de zon tijdens de lange maandag van meer dan 14 aardse dagen tot ruim boven honderd graden Celsius oploopt, maar in de lange maannacht tot onder -100 graden terugzakt. Het is er dus altijd onbewolkt, waardoor een zonneschijnmeter tijdens de maandag een maximaal aantal zonne-uren optekent, al zal dat op sommige maandagen toch een paar uur minder zijn (weet u waarom? Het antwoord volgt aan het eind van dit artikel). Kortom, eigenlijk is ‘weer’ dus overal, ook in de interstellaire ruimte om ons heen en daarom kan de definitie van wat ‘weer’ eigenlijk is, beter worden gewijzigd in “De actuele toestand om ons heen,” want ook in onze veilige huiskamers heerst een temperatuur en is er feitelijk sprake van ‘weer’, al is dat veel gelijkmatiger en doorgaans aangenamer dan buiten.

Ook op de aarde is het weer vaak levensbedreigend

Want laten we wel zijn, zelfs op onze aarde, een paradijs voor het leven, is het weer vaak minder aangenaam, of erger… Sterker nog, niet zelden is het weer ronduit levensbedreigend, waartegen we ons moeten beschermen. In ons land is het in minstens negen van de twaalf maanden per jaar broodnodig dat we beschermende kledij dragen. Zelfs op een zachte dag in januari zal iemand die in zijn blootje buiten vertoeft, dit wellicht niet overleven, al zal hij het wel een tijdje zo kunnen uithouden. Maar in de zinderende hitte in de zomer overdag in de Sahara, is het weer daar al veel sneller dodelijk, en in de poolwinter op Antarctica, zal een naakt persoon buiten, al binnen een paar minuten zijn doodgevroren. Een dan hebben we het nog niet eens over stormen, onweer, wolkbreuken…
Hiermee is eigenlijk al duidelijk geworden dat als we naar leven kijken op een andere planeet, zeker als dit over hogere organismen gaat, het weer allesbepalend is, zelfs als verder alles ‘klopt’ op die plek.

Wanneer ‘klopt’ alles?

In de ruimte is het ontzettend koud. Een planeet zal zich dus moeten koesteren in de warmte van een nabije ster en zich daarbij op de juiste afstand moeten bevinden. Te dichtbij de ster is het te heet, en te ver weg, betekent dat het te koud is. In de zogenaamde ‘leefbare zone’ zijn de temperaturen van dien aard, dat daar vloeibaar water kan voorkomen, een voorwaarde voor leven. Daarbij gaan we uit van ‘leven, zoals wij dat kennen’. Een noodzakelijke aanname, want als we onze fantasie op hol laten slaan, dan zou leven letterlijk overal kunnen voorkomen. Bij wat we weten van ons eigen zonnestelsel, lijkt die aanname zo slecht nog niet te zijn. Die ‘leefbare zone’ zal bij hete, reuzensterren uitgestrekt zijn en zich ver van die sterren bevinden, terwijl aan de andere kant, die leefbare zone zich bij kleine rode dwergsterren, dichtbij de ster bevinden en veel minder uitgestrekt zijn.
Verder moet zo’n planeet over een vast oppervlak beschikken en kort gezegd, dus ‘aardeachtig’ moeten zijn. Daarnaast moet er ook een atmosfeer aanwezig zijn, want zonder atmosfeer kan zich op dat oppervlak ook geen vloeibaar water ophouden. Tot slot moeten er ook genoeg andere stoffen aanwezig zijn die als bouwstenen voor het leven worden beschouwd.
Hier op aarde klopt dat allemaal. Dan moet het ook elders kunnen kloppen. Alleen al onze Melkweg bevat rond tweehonderd miljard sterren en inmiddels weten we al dat het rondom die sterren wemelt van de planeten. Ruim een jaar geleden is er, relatief dichtbij, een ander ‘zonnestelsel’ ontdekt dat er, voor wat betreft het voorkomen van buitenaards leven, er het meest veelbelovend uitziet en dat is het ‘Trappist 1’ stelsel.

Trappist 1: een rode dwergster

Trappist 1 is een kleine dwergster, die zich bevindt in het sterrenbeeld Waterman, op slechts ruim 39 lichtjaren afstand, wat naar kosmische maatstaven, bij ons ‘om de hoek’ is. De ster is maar iets groter dan Jupiter, maar 84 maal zo massief dan die planeet. Hij straalt met een zwak rood licht en doet dat al 5 tot 8 miljard jaar lang. Dergelijke rode dwergsterren, die het meest talrijk zijn van alle sterren, springen zeer zuinig om met hun energie. Daar waar onze eigen zon zich over pakweg 3 tot 4 miljard jaar zal opblazen tot een rode reus en daarmee het leven op aarde zal vernietigen, zal Trappist 1 gemakkelijk nog honderden miljarden jaren ongestoord blijven schijnen. Omdat de ster zo zwak is, is hij, ondanks zijn relatieve nabijheid, niet met het blote oog zichtbaar, maar is er een krachtige telescoop nodig. Hij ontleent zijn naam aan de TRAPPIST (de Transiting Planets and Panetesimals Small Telescope), waarmee deze ster is ontdekt. Niet lang na zijn ontdekking, werd ook ontdekt dat er meerdere planeten rondom deze dwergster draaien. En wat voor planeten!

Zeven aardachtige planeten!

In 2015 werden er drie planeten ontdekt en in februari van dit jaar kwamen er daar nog vier bij. Het opvallende daarbij is dat al deze zeven planeten ongeveer even groot zijn als onze aarde. De kleinste van dit zevental is nog iets groter dan Venus en de grootste heeft een diameter die 13% groter is dan onze aarde.
Hoewel relatief nabij, is ruim 39 lichtjaren toch een enorme afstand. Omdat de afstand tot Trappist 1 zo groot is, kunnen die planeten niet rechtstreeks worden waargenomen. Ze draaien echter in nauwe banen rondom deze dwergster en trekken daarom geregeld voor deze ster langs, wat ook wel een ‘transitie’ wordt genoemd.Ze veroorzaken daarbij dan een mini verduistering. Uit de afname van het sterlicht kan de grootte van de planeet worden afgeleid en zelfs is het zo dat uit de verandering van dit licht ook kan worden afgeleid of een planeet een atmosfeer bevat en waaruit de atmosfeer in hoofdzaak bestaat. Uit de herhaling van deze mini verduisteringen kan de omlooptijd van de planeten worden bepaald.
Inmiddels is vrij nauwkeurig bekend wat die omlooptijden zijn, die uiteenlopen van slechts iets meer dan anderhalve dag voor planeet ‘B’, die het dichtst rondom Trappist 1 draait, tot ruim twaalf dagen voor planeet ‘G’; de zesde van het zevental. Planeet ‘H’, de zevende, heeft een omlooptijd van ongeveer twintig dagen, maar omdat die veel minder vaak voor zijn ster langstrekt, is zijn omlooptijd nog niet precies bekend. Hierbij helpt dat de ster zelf erg zwak straalt en dus niet de planeten ‘overstraalt’. Het is dus mogelijk dat er nog verder weg van de ster nog meer planeten draaien, maar het is moeilijk, zo niet onmogelijk, deze vanaf de aarde waar te nemen.

Valt hier alles ook goed?

Uit deze kortdurende omlooptijden blijkt ook dat al deze zeven planeten zich op korte afstand van Trappist 1 bevinden. Zouden we ze naar ons zonnestelsel verplaatsen, dan draaien ze allemaal ruim binnen de baan van Mercurius, de planeet die in ons zonnestelsel, het dichts bij de zon staat. In dat geval zal het op al die planeten zinderend heet zijn.
Maar Trappist 1 is veel zwakker dan onze zon en daarom bevindt de leefbare zone zich veel dichterbij deze ster dan bij onze zon het geval is. Alle zeven planeten bevinden zich nabij deze leefbare zone, al is het op de drie binnenste planeten wellicht te heet en op de buitenste, de zevende dus, te koud. Maar dan blijven er drie planeten over die zich wél in de leefbare zone bevinden. Het lijkt erop dat deze planeten over een atmosfeer beschikken en planeet ‘G’ verraadt zelfs de aanwezigheid van water!

Leven dus, of toch niet?

Dat betekent nog niet dat de vlag uit kan en dat op die planeet ‘dus’ leven voorkomt. Rode dwergsterren schijnen weliswaar lang, maar worden ook regelmatig geplaagd door zonnestormen. Dat doet onze zon ook, maar dan is het slechts heel weinig extra straling in vergelijk met het totaal. Bij een rode dwergster is dat procentueel echter een aanzienlijke hoeveelheid, waardoor een planeet, die de ‘goede’ hoeveelheid straling ontvangt, daar toch af en toe veel te veel van ontvangt, net alsof de leefbare zone een tijdje wat verder van de ster af komt te liggen. Jarenlange waarnemingen hebben echter uitgewezen dat Trappist 1 een erg ‘rustige’ ster is, wellicht omdat hij, zelfs onder het legertje van rode dwergsterren, zo klein en zwak is.
Maar ook dan is nog niet alles koek en ei. Omdat de planeten nauwe omloopbanen hebben, zijn ze door zwaartekrachtwerking door hun moederster vastgelegd en keren ze steeds dezelfde kant naar hun ster toe, net zoals de maan dat bij de aarde doet. Dat heeft natuurlijk voor het weer op deze planeten, verstrekkende gevolgen. Aan de dagkant wordt het relatief erg heet met een ‘zon’ die nooit ondergaat en aan de eeuwige nachtkant, is het zeer koud. Toch is het zo dat dit voor een planeet die zich aan de koude kant van de leefbare zone bevindt (en dat lijkt voor planeet ‘G’ te gelden) het dan aan de dagkant toch redelijk comfortabel kan blijven. Wel zorgt het grote temperatuurverschil ervoor dat er wellicht krachtige winden waaien, waarmee de warmte aan de dagzijde naar de koude nachtzijde wordt vervoerd en vice versa. Hierdoor blijft zowel de afkoeling als de opwarming binnen de perken. Het mag namelijk niet zo zijn dat het aan de nachtzijde zo koud wordt, dat alle gassen uit de atmosfeer daar bevroren op de rotsen komt te liggen, want dan zou er uiteindelijk geen atmosfeer meer over blijven. Uit de waarnemingen blijkt echter, dat dit dus niet het geval is. Er is daar dus voldoende tijd geweest (miljarden jaren) voor eventueel leven om zich daar te ontwikkelen, dankzij geschikt weer ergens aan de dagzijde of rondom de schemeringszone van deze planeet. Maar of dat betekent dat er daar ook daadwerkelijk leven is ontstaan? Dat zullen we wellicht nooit te weten komen.

Hier volgt het antwoord op de vraag die aan het begin van dit verhaal werd gesteld: “Waarom schijnt op sommige dagen op de maan de zon een paar uur korter?” Dat komt omdat in dat geval de zon voor een paar uur achter de aarde schuift en zo een totale zonsverduistering op de maan veroorzaakt, die een paar uur kan duren. Vanaf de aarde zien we dan een maansverduistering.  

Bronnen: MeteoGroup, NASA, Wikipedia, Kickstarter, foto’s: NASA.