Planeet B rommelt vanbinnen

Astrobioloog Inge Loes ten Kate onderzoekt aan de Universiteit Utrecht of er leven kan bestaan op andere planeten. In ons gedachte-experiment over planeet B krijgt ze de rol van geo-architect. Stel: ze mag de binnenkant ontwerpen van een nieuwe planeet die ideaal is voor de mens. Dan laat ze daar al haar planetaire kennis en creativiteit op los, zou je denken. Maar nee, volgens Ten Kate kun je van planeet B het beste een exacte kopie maken van de aarde. Want dat is waar de mens nu eenmaal uit is voortgekomen. “De vraag is: we hebben de mens, hoe bouwen we daar een planeet omheen? Maar de grap is dat het de andere kant op is gegaan. Wij waren hier niet geweest als de aarde niet allerlei stappen in zijn eigen evolutie had ondergaan”, zegt ze. Als we planeet B van binnen laten afwijken van de aarde, stelt Ten Kate, lopen we het risico dat het huidige leven daar niet goed tegen kan. En dan graven we vermoedelijk ons eigen graf.

Schuifdeuren

Waarom is die aardse structuur zo belangrijk voor ons? Omdat de binnenkant van een planeet grote invloed heeft op de luchtige jas die eromheen zit. De samenstelling van die atmosfeer luistert nogal nauw: een ander mengsel van elementen zou ons al gauw fataal worden. “Dat zie je ook bij al die ruimtemissies die mensen in de toekomst willen uitvoeren. Het probleem is altijd: waar haal je je lucht vandaan?”, aldus Ten Kate. Daarom zou zij planeet B even groot maken als de aarde. “Als je een lagere massa hebt, dan is je zwaartekracht lager. Dan is het moeilijker om een atmosfeer vast te houden. Dat zien we bijvoorbeeld op Mars.”

Een andere reden om niet aan de grootte te sleutelen, is dat je op planeet B iets nodig hebt dat de gassen in de atmosfeer voortdurend ververst. Op aarde gebeurt dat onder meer via platentektoniek, het over elkaar heen schuiven van de aardplaten. Dankzij deze planetaire schuifdeuren komen gassen uit de grond – waaronder waterdamp, CO₂ en zwaveldioxide – in de atmosfeer terecht. Dit zie je in extreme mate bij een vulkaanuitbarsting, maar ook uit stille vulkanen lekken voortdurend gassen vanuit de aarde naar buiten.

De schuifdeuren laten ook materiaal door in de omgekeerde richting. “Dood materiaal en afgeschraapt gesteente komen uiteindelijk weer in de aarde terecht. Er is dus een cyclus waarbij je materiaal de aarde in pompt en er nieuw materiaal uitkomt. Je zou het een gaskringloop door de aarde kunnen noemen: er gaat materiaal de aarde in, dat warmt op en een deel ervan komt als gas weer in de atmosfeer.” Om deze geologische cyclus mogelijk te maken mag planeet B niet te klein zijn. “Rotsachtige planeten met een lagere massa zijn vaak kleiner en koelen sneller af”, zegt Ten Kate. “Daardoor krijg je één vaste bovenlaag en dus geen platentektoniek. Je kunt dan nog wel af en toe vulkanische activiteit hebben, maar je hebt geen proces meer dat de atmosfeer voortdurend recyclet.”

Zuurstofgebrek

Zonder de geologische cyclus was de mens waarschijnlijk nooit ontstaan, stelt Ten Kate. “Voor de evolutie van leven is het nodig dat het zich aan blijft passen aan een veranderende omgeving. Als je planeet niet doorverandert, dan heb je maar een bepaalde hoeveelheid condities waaraan leven zich aanpast. En dan is grootschalige evolutie, helemaal tot aan wat we nu om ons heen zien, echt veel moeilijker.” Nou hoeft de mens op planeet B niet meer te ontstaan, maar Ten Kate vermoedt dat de cyclus ook cruciaal is voor ons voortbestaan. “De atmosfeer verandert voortdurend onder invloed van straling uit de ruimte. Ook kunnen gassen uit de atmosfeer naar de ruimte ontsnappen. Zonder gaskringloop zou het na verloop van tijd voor ons wellicht onleefbaar zijn.”

Momenteel speelt de mens een grote rol bij het samenstellen van de atmosfeer: we pompen meer dan zestig keer zoveel CO₂ de lucht in als alle vulkanen wereldwijd bij elkaar. Door die enorme CO₂-uitstoot warmt de aarde nu razendsnel op. Op een planeet zonder geologische cyclus – en zonder bovenmatige menselijke uitstoot – zou het omgekeerde probleem ontstaan. “Dan heb je steeds minder CO₂ in de atmosfeer en wordt het steeds kouder. Ook krijg je een verminderd aantal grote levensvormen die CO₂ verbruiken, dus minder grote bomen. Daardoor wordt er minder zuurstof geproduceerd. Dan krijgen wij problemen met ademen”, beredeneert Ten Kate. “Ergens in die richting denk ik dat het als eerste mis zou gaan. Al kan dat wel miljoenen jaren duren.”

Borrelpraat

Aardbevingen en vulkaanuitbarstingen veroorzaken een hoop ellende. Maar op lange termijn lijkt het dus onverstandig om platentektoniek en vulkanisme op planeet B weg te laten. Toch is het volgens Ten Kate nog lang niet duidelijk wat er in dat geval precies mis zou gaan. “In het buitenland worden er wel computermodellen gemaakt om te kijken wat het effect van platentektoniek is. Dus dan modelleer je een bolletje met en een bolletje zonder platentektoniek en kijk je wat het verschil is. Hoe verandert bijvoorbeeld de samenstelling van de atmosfeer?” Zelf zou Ten Kate graag soortgelijk onderzoek doen. “Hopelijk kunnen we ooit eens kijken wat er nou gebeurt als de aarde ophoudt met evolueren. Als de geologische cyclus stopt, wat zie je dan aan de omgeving? Dat is een gedachte-experiment waar we het wel regelmatig over hebben in de pauze of bij een borrel. Maar je krijgt niet gauw een beurs om zoiets uit te zoeken.”

Ten Kate heeft wel een vermoeden welke levensvorm in een sterk veranderende omgeving als eerste ten onder gaat. “Wij zijn dan wel de pineut, denk ik. Op dit moment zijn wij qua complexiteit het laatste punt in de evolutie. Dan ben je ook de eerste die daar betrekkelijk makkelijk problemen van ondervindt. Bacteriën gaan niet dood. Die vinden wel weer een andere niche. Maar voor ons is dat veel lastiger.”