Stel dat we een planeet kunnen bouwen die ideaal is voor de mens. Hoe zou die er dan uitzien? In dit gedachte-experiment beginnen we bij de basiskenmerken van planeet B.
We bevinden ons in de verre toekomst en de aarde is volstrekt onleefbaar geworden. Gelukkig is de technologie inmiddels zo ver gevorderd dat we een compleet nieuwe planeet voor onszelf kunnen bouwen, inclusief planetenstelsel eromheen. Hoe zou die planeet B eruitzien? In welke opzichten wijkt hij af van de huidige aarde? In deze serie leggen we dit gedachte-experiment voor aan verschillende wetenschappers. Vanuit hun eigen expertise beschrijven ze op wat voor planeet de mens het beste voort zou kunnen leven.
We beginnen bij de basiskenmerken: hoe groot en hoe zwaar wordt planeet B? Rond wat voor ster draait hij, en hoe ziet zijn omgeving er verder uit? We vragen het iemand die tal van vergelijkingsmateriaal voor de aarde kent: astronoom Ignas Snellen van de Universiteit Leiden. Hij doet onderzoek naar planeten buiten het zonnestelsel.
Blessuretijd
Je kunt nog zoveel sleutelen aan een planeet, uiteindelijk hangt de leefbaarheid grotendeels af van een externe factor: de ster waar hij omheen draait. Wij hebben de zon als bezorger van licht, warmte en energie. Dat is een prettige doorsnee ster; we hadden het veel slechter kunnen treffen. Maar de zon heeft wel één zwak punt: over niet al te lange tijd wordt hij te fel. “De zon blijft nog wel zo’n 5,5 miljard jaar stralen”, zegt Snellen. “Maar naarmate de hoeveelheid helium in de kern toeneemt, gaat hij een beetje uitzetten en wordt hij warmer. Dan raken we op aarde al ons water kwijt en gaan we meer lijken op Venus. Daardoor is over 200 miljoen jaar leven hier waarschijnlijk niet meer mogelijk.”
De draaisnelheid van de planeet heeft grote invloed op het weer
200 miljoen jaar klinkt misschien als eindeloos lang, maar in evolutionaire termen valt dat best mee. Het eerste leven op aarde ontstond al een kleine 4 miljard jaar geleden. We bevinden ons als aardbewoners dus in de blessuretijd van ons bestaan. Als we planeet B rond een wat kleinere ster laten draaien, kunnen we het daar veel langer uithouden. “Het voordeel van zulke dwergsterren is dat ze ontzettend oud worden. Ze kunnen wel duizend keer langer leven dan onze zon.”
Kleine ster
Toch is een al te kleine ster ook weer niet goed. “De zwakste sterren zijn ongeveer tien keer kleiner dan onze zon. Die zenden wel duizend keer minder licht uit. En ook de verkeerde kleur licht”, zegt Snellen. De kleur van het licht is namelijk van belang voor fotosynthese: het trucje waarmee organismen door middel van energie uit zonlicht CO2 omzetten in glucose. Planten doen dat met hun bladgroenkorrels, die vooral het rode en blauwe deel van het zonlicht benutten en het groene deel weerkaatsen. “Bij zo’n zwakke dwergster werken die bladgroenkorrels minder goed, omdat het sterlicht veel roder is.” Snellen zou daarom niet voor het kleinste type ster kiezen, maar voor een zogeheten K-ster. Dat is een ster met pakweg driekwart keer de massa en temperatuur van de zon. Zo’n ster leeft ongeveer vijf keer zo lang als de zon, en kan dus ook veel langer een aangename hoeveelheid warmte blijven uitzenden.
Naast de langere levensduur zit er nog een voordeel aan een wat kleinere ster: die kan lekker kalm zijn. Onze zon is vrij rustig, maar ook weer niet zo rustig als we eigenlijk zouden willen. Af en toe slingert hij toch een flinke stroom geladen deeltjes uit. In 1859 legde zo’n zonnestorm bijvoorbeeld alle telegraafdiensten plat. “We hebben eigenlijk geluk dat we sindsdien nooit meer een enorme zonnestorm op ons af hebben zien komen.” In ons elektronische tijdperk kan een zonnestorm catastrofale gevolgen hebben. Niet alleen onze televisies en computers kunnen erdoor uitvallen, maar ook bijvoorbeeld verkeerslichten en beademingsapparatuur.
Een zonnevlam, een explosie op het oppervlak van de zon, op 31 augustus 2012.
Wikimedia Commons via NASA by CC BY 2.0We kiezen dus een kleinere, zwakkere en kalmere ster dan de zon. Gevolg daarvan is wel dat planeet B wat dichter bij de ster moet staan dan de aarde bij de zon; anders wordt het voor ons te koud. “Een jaar zal dus wat korter zijn, misschien 200 dagen of zo”, schat Snellen. “Dat is mooi, want dat betekent dat wij in jaren ook langer leven.” Extra veel verjaardagen dus op planeet B.
Maan met mate
Behalve van de zon heeft de aarde gezelschap van de maan. Ook die is onmisbaar. De aarde staat namelijk een beetje scheef ten opzichte van de zon, wat het verschil tussen zomer en winter verklaart. Maar dankzij de maan staat hij nooit té scheef. “Andere planeten zouden via de zwaartekracht op langere tijdschalen flinke veranderingen in de stand van de aarde kunnen veroorzaken. De maan houdt met zijn zwaartekracht onze draaiingsas redelijk recht.”
Dat dit nodig is, zien we aan onze buurplaneet Mars. Die heeft alleen twee kleine, onbeduidende maantjes, waardoor hij op lange tijdschalen nogal wiebelt. “Mars staat nu redelijk rechtop. Het verschil tussen zomer en winter is daardoor vrij klein. Maar door de zwaartekracht van Jupiter kantelt Mars op tijdschalen van honderdduizenden jaren. Dan heb je hele sterke zomer- en wintereffecten, wat allerlei klimatologische veranderingen teweegbrengt.”
We hebben dus een stevige maan nodig om planeet B rechtop te houden. Maar ook hier geldt: alles met mate. “Het nadeel van een te grote maan is dat je een heel sterke getijdenwerking krijgt”, aldus Snellen. Met als gevolg een gigantisch verschil tussen eb en vloed, en dus voortdurend overstromingen.
De maan houdt de aarde redelijk rechtop.
courtesy of NASAAtmosfeer
Qua uiterlijk moet planeet B een rotsachtig object zijn, net als de aarde. Over het ideale formaat twijfelt Snellen. “Een grotere planeet heeft waarschijnlijk een dikkere atmosfeer. Je hebt dan een sterker broeikaseffect. Maar schadelijke straling dringt ook minder de atmosfeer door. Als je hem wat kleiner maakt, dan is de zwaartekracht aan het oppervlak wat lager. Dan kunnen we harder rennen en hoger springen. Maar de planeet zal dan waarschijnlijk ook meer moeite hebben om een atmosfeer vast te houden. Dus de atmosfeer zal misschien wat lichter zijn.”
Al met al, waarschuwt Snellen, is atmosfeervorming voor planeetonderzoekers momenteel een onderwerp dat in nevelen gehuld gaat. Zo heeft Saturnusmaan Titan een atmosfeer die ongeveer even dik is als die van de aarde, terwijl Titan vele malen kleiner is. Voor Snellen is het dus een gok wat er gebeurt als je planeet B groter of kleiner maakt dan de aarde. “Als je daaraan gaat sleutelen, denk je eerst: nou, dat is leuk. En dan kom je na een tijdje erachter dat het ook wel z’n nadelen heeft.”
De bovenkant van de aardse atmosfeer met uitzicht op de maan.
NASA Earth Observatory via Wikimedia Commons, publiek domeinLanger slapen
We hadden al vastgesteld dat een jaar op planeet B zo’n 200 dagen zal duren. Maar hoe lang duurt een dag? Oftewel: hoe snel draait de planeet om zijn as? “De draaisnelheid heeft grote invloed op het weer. Als de planeet heel snel draait, worden de winden bijvoorbeeld veel sterker.” Ook hierbij kunnen we dus het beste niet al te ver bij de aarde vandaan gaan. “Maar bijvoorbeeld 25 uur zou ik wel mooi vinden. Dan kunnen we ietsje langer slapen.”
Op sommige planeten die rond kleine dwergsterren draaien, duurt een dag even lang als een jaar. Die planeten staan altijd met dezelfde kant naar de ster toe gericht – net zoals de maan altijd dezelfde kant aan de aarde toont. Snellen zou het interessant vinden als dat ook voor planeet B geldt. “Dan is het aan de ene kant altijd dag en aan de andere kant altijd nacht. Ik weet niet of dat iets is om jaloers op te zijn. Maar je kunt dan wel bijvoorbeeld je huis bouwen op een plek waar je een permanente zonsondergang hebt.”
