We leven op een kleine groene planeet met een enkele maan in een baan om een gele ster met een paar minder verwelkomende rotsen in de buurt en nog minder gastvrije gasvormige ballen iets verder weg, die zijn vernoemd naar allerlei mythische goden. Terwijl we steeds verder afgelegen gebieden in de ruimte verkennen, proberen we hopeloos andere sterrenstelsels te vinden die aangename werelden zouden kunnen bevatten om in te leven. Door deze pogingen te waarderen en te beseffen hoe gelukkig we zijn om in ons systeem te leven, kunnen we in de tussentijd andere mogelijke en gekke scenario's onderzoeken over hoe verschillend ons zonnestelsel zou kunnen zijn. Opmerking voor moderne regisseurs. Wat…
… als Mars zijn magnetisch veld niet had verloren
Mars had ooit een veelbelovende atmosfeer toen het warm, vochtig en vol kooldioxide was. Het verdween toen de Rode Planeet ongeveer 3,6 miljard jaar geleden zijn magnetisch veld verloor, waardoor de zon ongestraft de atmosfeer met de zonnewind kon wegblazen. Volgens kosmische maatstaven gebeurde dit vrij snel - het grootste deel van de atmosfeer verdween binnen een paar honderd miljoen jaar nadat het magnetische veld was uitgeschakeld. Tegenwoordig vormt de atmosfeer van Mars ongeveer 1% van de atmosfeer van de aarde op zeeniveau, en zonnewinden blijven het verslinden met een snelheid van ongeveer 100 gram per seconde.
We weten dat deze planeet ooit een magnetisch veld had, omdat er nog steeds gemagnetiseerde rotsen op het oppervlak bestaan. Sommigen geloven dat het magnetische veld verloren is gegaan door hevig bombardement door asteroïden, waardoor de warmtestroom binnen Mars die het magnetische veld genereert, werd verstoord. Als dit niet was gebeurd, zou Mars zijn primitieve oceanen hebben behouden en zou het misschien een andere bron van leven in ons zonnestelsel zijn geweest.
Een andere theorie suggereert dat het oude magnetische veld slechts de helft van de planeet kon bedekken, waardoor de levensvatbaarheid op lange termijn in twijfel wordt getrokken. Als u de samenstelling van de binnenste kern van Mars begrijpt, kunt u deze vraag beantwoorden. Op aarde stroomt vloeibaar ijzer rond een warmere, hardere kern die ons beschermende magnetische veld op zijn plaats houdt. Als Mars maar een gesmolten kern had, zou dat het verlies kunnen verklaren.
… als de aarde de maan niet had
Promotie video:
Er wordt aangenomen dat ongeveer 4,5 miljard jaar geleden een planetair embryo ter grootte van Mars (genaamd Theia) op de aarde stortte en er genoeg materiaal uit wierp om onze maan te vormen. De getijdeneffecten van de maan kunnen het vroege vulkanisme hebben beïnvloed en het aantal vallende meteorieten hebben doen toenemen om het vroege leven te vernietigen. Sommigen geloven echter dat het leven voor het eerst verscheen bij diepzee-hydrothermale openingen in een proces dat positief zou kunnen worden beïnvloed door getijstromen.
Snelle maangetijden, toen de maan dichter bij de aarde was, konden ondiepe zoute zeeën creëren waarin fragmenten van protonucleïnezuren binden bij zwakke stromen en vervallen bij sterke stromen, wat uiteindelijk leidt tot de vorming van DNA. Volgens paleobioloog Bruce Lieberman “had het leven zich uiteindelijk kunnen vormen zonder getijden. Maar de afstamming die leidde tot de opkomst van de mens, is precies in de getijden geworteld. '
Het is waarschijnlijk dat getijstromen het transport van warmte van de evenaar naar de polen hebben bevorderd, wat impliceert dat ijstijden zonder de maan minder ernstig zouden zijn en de evolutionaire druk op het leven zou verminderen. Als het leven op aarde zonder de maan zou evolueren, zou het in de loop van de tijd waarschijnlijk minder veranderingen ondergaan en tot minder variatie komen. De lengte van de dag zou ook anders zijn zonder de maan, die hielp de rotatie van de aarde te vertragen van zes naar vierentwintig uur, en ook de kanteling van de aarde en dus de seizoenen stabiliseerde. Elk leven dat zich op een maanloze wereld ontwikkelt, zou extreem korte dagen en nachten doormaken en waarschijnlijk ernstiger klimaatveranderingen.
Zonder de maan zouden levensvormen het maanlicht verliezen, waardoor ze 's nachts actief blijven, nachtelijke roofdieren worden aangetast en de ontwikkeling van nachtzicht wordt aangemoedigd. Het culturele leven van elke bewuste soort zou zonder de invloed van de maan blijven bestaan.
… als de aarde ringen had
Na een botsing met de onstabiele planeet Theia, kreeg de aarde kort ringen, die uiteindelijk opgingen in de maan. Dit gebeurde omdat het puin buiten de Roche-limiet lag, waar zwaartekrachten elke opkomende natuurlijke satelliet uit elkaar scheuren. Als een kleine maan of satelliet te dicht bij de zwaartekracht van de aarde zou zijn, zou deze barsten met de daaropvolgende vorming van een permanente ring.
Saturnus heeft ringen van ijs die nauwelijks lang zouden duren als ze zo dicht bij de zon waren als wij, maar theoretisch zouden ringen van steen kunnen overleven, hoewel ze anders zouden zijn dan de ringen van Saturnus. Het effect zou duidelijk zijn, aangezien de schaduwen van de ringen zouden leiden tot koude winters en minder zonlicht op beide halfronden. Als onder dergelijke omstandigheden intelligent leven zou worden gevormd, zouden de ringen de ontwikkeling van optische astronomie op aarde verstoren. Ze zouden ook de ruimtevaart en satellieten aanzienlijk bemoeilijken vanwege ruimtepuin.
Zulke ringen zouden er anders uitzien afhankelijk van het gebied van de aarde van waaruit ze werden bekeken - een dunne lijn in de lucht boven Peru, een krachtige halve hemelboog in Guatemala, een atmosferische klok van 180 graden in Polynesië en een alomtegenwoordige gloed aan de horizon in Alaska. Men kan alleen maar speculeren over hoe de oude volkeren van de wereld deze verbazingwekkende soorten in hun mythologie en kosmologie zouden hebben opgenomen.
… als Jupiter een ster was
De grootste planeet in het zonnestelsel had volgens sommigen een ster moeten worden, een bruine dwerg, maar het ontbrak een beetje aan massa. (Anderen denken dat Jupiter dertien keer zo groot moest zijn om dit te doen.) Als Jupiter een ster was geworden, zou hij vaag en ver weg zijn, een beetje helderder dan Venus. Zo'n ster zou niet genoeg licht of warmte genereren en zou vijf keer verder van de aarde verwijderd zijn dan de zon, dus het zou (gelukkig) geen invloed hebben op de ontwikkeling van het leven op aarde.
Jupiter in een ster veranderen is niet zo eenvoudig, moeilijker dan alleen de planeet in brand steken. Omdat Jupiter voornamelijk uit waterstof bestaat, moet je om het te ontsteken met zuurstof bedekken dat de helft van het volume van Jupiter bedraagt: het resultaat is water. Maar we hebben een ster nodig, geen grote brander. Om fusie te starten zoals de zon, is meer waterstof nodig. Er zouden nog 13 Jupiters nodig zijn voor een bruine dwerg, 79 voor een rode dwerg, en 1000 keer meer Jupiters voor een ster ter grootte van de zon.
Simulaties hebben echter aangetoond dat het vergroten van de grootte van Jupiter tot de grootte van de zon chaos in het zonnestelsel zal veroorzaken. De satellieten van de buitenplaneten zullen in verschillende richtingen uit banen vliegen en de asteroïdengordel zal volledig worden vernietigd. En hoewel Mercurius en Venus bijna intact zullen blijven, zal de aarde uiteindelijk in een andere planeet botsen of dichter bij de zon draaien.
… als de aarde de andere kant op zou draaien
Het meest voor de hand liggende effect van de omgekeerde rotatie van de aarde zou zijn dat de zon opkomt in het westen en ondergaat in het oosten, maar dat is niet alles. Volgens de astrofysicus Kevin Luman van de University of Pennsylvania: “De aarde draait op deze manier omdat ze zo geboren is. Toen de zon een pasgeboren ster was, zat er een hele hoop gas en stof omheen, ronddraaiend in een grote schijfvormige structuur. De enige planeet die in de tegenovergestelde richting draait, is Venus, en dit was hoogstwaarschijnlijk te wijten aan een botsing miljarden jaren geleden. Herhaling van een dergelijk proces met de aarde zal waarschijnlijk alle waarnemers voor lange zomers uitsluiten.
Zelfs als dit gebeurt in opdracht van magie of buitenaardse wezens, zullen de gevolgen zeer ernstig zijn. Het Coriolis-effect, dat bepaalt hoe de rotatie van de aarde wordt overgedragen op het windgedrag, wordt volledig omgekeerd. De passaatwinden gaan de andere kant op, wat in veel regio's tot klimaatverandering zal leiden. Dit zal vooral Europa treffen wanneer de warme wind die vanuit de Golf van Mexico over de Atlantische Oceaan waait, zal worden vervangen door de koude Siberische wind vanuit het oosten.
Op andere plaatsen op aarde kan een verandering in rotatie een gunstiger effect hebben. In Noord-Afrika zal de neerslag toenemen en zal de hoeveelheid rivierwater die de Middellandse Zee binnenstroomt er praktisch een zoetwatermeer van maken. Warme lucht zal naar de noordelijke Stille Oceaan en de Zuid-Atlantische Oceaan worden gestuurd, waardoor Alaska, het Verre Oosten van Rusland en delen van Antarctica aantrekkelijker worden voor het leven.
… als we van plaats verwisselden met Mars
Als de aarde en Mars worden herschikt, zullen de effecten behoorlijk interessant zijn: de temperaturen op Mars zullen stijgen, de poolkappen zullen smelten, er zullen gassen uit de bodem komen en het klimaat zal bijna net zo warm worden als nu op aarde. De aarde daarentegen zal veel kouder worden. Er zullen meer problemen ontstaan door de destabilisatie van het binnenste zonnestelsel als gevolg van het effect dat de banen van de planeten op elkaar hebben.
Planetair fysicus Renu Malhotra van de Universiteit van Arizona voerde simulaties uit die ernstige destabilisatie van planetaire banen lieten zien. Ze probeerde de resultaten van Mercurius te negeren, maar alles leidde ertoe dat Mars uit het zonnestelsel zou worden geworpen. Andere simulaties hebben aangetoond dat de aarde en Mars onstabiele banen zullen krijgen door de invloed van Jupiter. Dit suggereert dat de orbitale situatie van het binnenste zonnestelsel nogal onstabiel is, wat vraagtekens plaatst bij de voorstellen van sommige futuristen om Mars dichter bij de zon te brengen.
Het is opmerkelijk dat als zo'n orbitale mechanica zou werken, de aarde perfect van plaats zou wisselen met Venus. De studie toonde aan dat de aarde, of een aardse planeet, mogelijk bewoonbaar zou kunnen zijn in de baan van Venus, waarvan de positie meestal iets dichter bij de zon wordt geschat dan nodig is voor leven. Ondanks de verdubbelde zonnestraling zou de bewolking de oppervlaktetemperatuur binnen acceptabele grenzen houden.
… als we in het centrum of aan de rand van de melkweg woonden
We lijken in een nogal saaie sector van de Melkweg te leven, ver weg van de drukte van het galactische centrum. Als we in het centrum van de melkweg waren, zou de nachtelijke hemel veel helderder zijn, met een heleboel heldere (zoals Venus) sterren, omdat de sterren in de kern gescheiden zijn door enkele lichtweken, niet door jaren. De dichtheid van sterren nabij het centrum is 10 miljoen sterren per kubieke parsec, een stijging van 0,2 in ons zwakke segment. Er zijn ook veel supernovae en een superzwaar zwart gat in de buurt, maar wat kun je doen, het stadsleven is zo.
Ondertussen, als we dichter bij de rand van de Melkweg waren geweest, zou er nauwelijks iets zijn veranderd als er al leven was ontstaan. Sterrenstelsels aan de rand van sterrenstelsels hebben een lagere metalliciteit, dat wil zeggen dat ze minder elementen hebben die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Afnemende niveaus van metalen elementen betekenen dat gasreuzen zoals Jupiter, die zich langzaam rond vaste kernen verzamelen, minder zullen verschijnen. Omdat de gasreuzen de klap niet zullen opvangen, zullen vaste werelden kwetsbaarder zijn voor komeetinslagen. Bovendien zal de nachtelijke hemel van de aarde aan de rand van de melkweg saai en leeg zijn.
Wonen in de buitenwijken kan ook positieve aspecten hebben. Sommigen geloven dat de voorwaarden voor het leven passen in een reeks belangrijke voorwaarden waaraan alleen wordt voldaan in een relatief smal bereik dat bekend staat als de galactische bewoonbare zone. In 2001 verklaarde Guillermo Gonzalez dat frequente supernovae en hoge stralingsniveaus die inherent zijn aan het galactische centrum het ontstaan van leven voorkomen. Recente studies zeggen dat dit argument nogal sceptisch is, aangezien frequente supernova-sterilisaties zouden worden gecompenseerd door de grotere kansen dat het leven evolueert.
… als er twee zonnen waren
In 2011 observeerden astronomen de eerste bekende planeet in een dubbelstersysteem, ook wel bekend als een planeet met meerdere banen, genaamd Kepler-16b. Aan Alan Boss, astrofysici aan het Carnegie Institute of Science, werd gevraagd hoe de aarde er onder dergelijke omstandigheden uit zou zien. Hij zei: 'Een beetje koud. Hoewel het dichter bij zijn sterren staat dan de aarde bij zijn eigen sterren, zijn deze sterren niet zo helder, dus de temperatuur op de planeet zal slechts -73 graden Celsius zijn. Als we onze zon zouden vervangen door deze sterren, zouden we zelfs nog kouder zijn, aangezien we verder van de zon zijn dan deze Tatooine."
Natuurlijk zijn niet alle binaire systemen hetzelfde, en sommige situaties zijn beter geschikt voor de ontwikkeling van het leven. Onderzoek gepresenteerd op de 223e bijeenkomst van de American Astronomical Society in 2014 toonde aan dat sommige dubbelstersystemen gunstiger kunnen zijn voor de ontwikkeling van leven dan unitaire sterrenstelsels. Gepaarde sterren waarvan de rotatie is gesynchroniseerd, verminderen elkaars zonnestraling en sterrenwinden, die vaak planeten en manen van hun atmosfeer zuiveren.
Een onderzoek door astrofysicus Paul Mason heeft aangetoond dat sterren die in een baan om elkaar in 10-60 aardse dagen cirkelen, getijdekrachten zullen uitoefenen die rotatie verminderen en sterrenwinden verminderen, wat mogelijk het bereik van potentieel bewoonbare zones in het systeem zou kunnen vergroten door licht van twee sterren te combineren in plaats van één. Mason gaf toe dat Venus met twee zonnen haar water zou kunnen besparen en dat de aarde een vochtigere wereld zou zijn.
… als de zon verdween
Ondanks de angsten van de Ouden zal de zon niet plotseling uitgaan, en voor zover we weten is zo'n scenario fysiek onmogelijk. Maar als dat zou gebeuren, zou de aarde niet onmiddellijk bevriezen. Als we in een baan om de aarde blijven op de afgekoelde en dode kolf van een eens zo geliefde ster, zullen de temperaturen binnen een week dalen tot onder -17 graden Celsius en in een jaar tot -73 graden. Zonder fotosynthese zal het plantenleven snel vervagen, net als al het andere leven als de oceanen bevriezen.
De bovenste ijslagen isoleren diepe wateren en voorkomen dat de oceanen honderdduizenden jaren bevriezen, zodat sommige oceanische en geothermische levensvormen kunnen overleven. Griezelig, maar de bomen zullen nog tientallen jaren standhouden dankzij hun langzame stofwisseling en suikervoorraden. De beste plaatsen om te overleven zijn nucleaire onderzeeërs of woningen die zijn gebouwd in geothermische landen zoals IJsland.
Afgezien van de dood door kou, zijn er nog enkele voordelen aan het leven in een wereld zonder de zon. Het risico op zonnevlammen wordt verkleind, satellietcommunicatie en de omstandigheden voor astronomen worden verbeterd.
Maar over het algemeen zou het natuurlijk beter zijn met de zon. Zelfs als je de zon maar een seconde verwijdert, zonder de zwaartekracht van de zon, zullen alle objecten in het zonnestelsel in een rechte lijn bewegen in plaats van in een cirkelvormige baan. Een seconde later, wanneer de zon terugkeert, zal alles, van gasreuzen tot kosmisch stof, zich in nieuwe banen bevinden, waarvan sommige onstabiel zullen zijn. Eveneens zal de heliosfeer, die het zonnestelsel beschermt tegen extrasolaire straling, verdwijnen. Een seconde zonder schilden zal verachtelijke straling van buitenaf laten doordringen, wat zal leiden tot het verschijnen van aurora's over de hele wereld, satellieten en elektriciteitsnetten verstoren of mogelijk de aarde steriliseren.
… als de aarde een zwart gat ontmoet
Bijna elk nieuwsgierig kind in dit universum heeft nagedacht over de effecten die een zwart gat op aarde zou kunnen hebben, of in ieder geval op de mensen die hier wonen. Frank Hale van de Stanford University heeft gesuggereerd wat er zou kunnen zijn gebeurd als een zwart gat ter grootte van een munt, dat ongeveer dezelfde massa zou hebben als de aarde, in het centrum van de planeet zou zijn. Niet dat de aarde wordt opgezogen door een ruimtestofzuiger, maar er zal nog wel wat commotie zijn.
Materie die in het zwarte gat valt, wordt extreem heet, waardoor straling en druk de buitenste lagen van de materie naar buiten duwen en een spectaculaire explosie veroorzaken die als oververhit plasma uit de aarde schiet. Behoud van het momentum zorgt ervoor dat de massa van de aarde sneller rond het zwarte gat roteert en creëert een aanwasschijf die de snelheid waarmee de massa van de aarde wordt geabsorbeerd zal beperken. De aarde zal veranderen in snel ronddraaiende ruïnes, maar het zal even duren voordat het wordt opgegeten.
Een kleiner zwart gat zal niet zo erg zijn. Aangenomen wordt dat het universum wemelt van primordiale zwarte gaten met een massa die gelijk is aan een kleine berg. Deze zwarte gaten schuilen in de gasreuzen en leiden tot de geboorte van voortijdige supernovae. Als zo'n zwart gat met hoge snelheid in de aarde botst, kan het er gewoon doorheen vliegen. Zo'n botsing zal resulteren in het vrijkomen van energie gelijk aan de explosie van een ton TNT, maar het zal zich uitstrekken over de hele lengte van het pad, zodat bijna niemand het merkt. De passage van zo'n zwart gat door de aarde zal echter "een lange buis van materiaal achterlaten die zwaar is beschadigd door straling, die in de geologische tijd herkenbaar zal blijven".
Het zou donkerder zijn als het zonnestelsel in botsing zou komen met een superzwaar zwart gat met een massa van een miljoen keer de massa van de zon, mogelijk uitgestoten door de zwaartekracht van twee botsende sterrenstelsels. Astronoom Christopher Springob gelooft dat we zouden vermoeden dat er iets mis was als het zwarte gat 1000 lichtjaar van het zonnestelsel naderde. Daarna zouden we nog maar een paar duizend jaar hebben om ons voor te bereiden op zijn komst, waarna dit zwarte gat de banen van de planeten aanzienlijk zal verstoren en in het sterrenstelsel zal bijten. Wanneer het zwarte gat binnen een lichtjaar is, zal de zwaartekracht de wereld uit elkaar scheuren, zodat de aarde goed zal worden gekauwd voordat het uiteindelijk wordt ingeslikt.
Of niet. Samir Mathur van de Ohio State University gelooft dat hij wiskundig bewijs heeft dat we misschien niet eens merken dat we worden opgegeten door een zwart gat.
