Hoeveel water is er nodig voor het leven op andere werelden?

Hoeveel water is er nodig voor het leven op andere werelden?

We beschouwden de aarde vroeger als een waterwereld. Onze planeet is voor 70% bedekt met oceanen, zodat het vanuit de ruimte lijkt op een blauwe bal met witte strepen van wolken en kleine stukjes land. Maar in feite is de diepte van onze oceanen verwaarloosbaar in vergelijking met de straal van de aarde. Water is slechts vijfentwintigduizendsten procent van de massa van de planeet. Zouden moderne astronomen kunnen bepalen of er water op aarde is als ze met Alpha Centauri naar het zonnestelsel keken?

Nu maken wetenschappers conclusies over de massa's van exoplaneten, en observeren hoe sterk de planeet zijn ster "zwaait" door zwaartekrachtinteractie. En de conclusie over de grootte van de exoplaneet is gebaseerd op hoe sterk het het licht blokkeert en tussen de ster en de telescoop passeert. Vervolgens wordt de massa gedeeld door het volume en wordt een geschatte dichtheid van de exoplaneet verkregen, waaruit het mogelijk is een idee te krijgen van de verdeling van gassen, vloeistoffen en vaste stoffen in de massa. Dergelijke methoden maken het helaas niet mogelijk om het volume water dat zich op de aarde bevindt te fixeren! Dat wil zeggen, op onze planeet is het water te laag, zodat wanneer we naar het object kijken vanuit een andere ster, we de aarde kunnen relateren aan de wereld, waar je kunt zwemmen of nat kunt worden in de regen ...

De moderne wetenschap laat toe te concluderen dat er alleen water op de exoplaneet aanwezig is als het water ten minste 10% van zijn massa is. En 10% is vierhonderd keer meer dan nu op aarde! Dit is een gigantische oceaan die het hele aardoppervlak volledig zou bedekken. Het lijkt erop dat hoe meer water - hoe beter voor de opkomst van het leven. Geen wonder dat het motto van astronomen die zich hebben toegewijd aan het zoeken naar buitenaards leven, altijd de uitdrukking "Kijk voor water!" Is geweest. Het leven is ons bekend en is onmogelijk zonder water, omdat het juist het oplosmiddel is van stoffen die levende cellen vullen. Water is de chemische basis van de energieprocessen die we leven noemen. Het unieke in dit geval ligt in het feit dat het vloeibaar blijft in een zeer breed temperatuurbereik. Daarom lijkt de vraag of er een kans is op het ontstaan ​​van het leven in een wereld waar er veel meer water is dan de onze, op het eerste gezicht paradoxaal.

Hoeveel water is er nodig voor het leven op andere werelden?

Maar laten we proberen het uit te zoeken. Wetenschappers van de Universiteit van Arizona hebben een virtueel experiment uitgevoerd door een model van chemische processen te bouwen op een exoplaneet die identiek is aan de aarde. Het enige verschil met onze wereld was een teveel aan water: wetenschappers hebben het volume van de oceanen meer dan 5 keer verhoogd. In dit geval was er geen land op het oppervlak van de planeet en het proces van verwering en uitloging van rotsen was volledig verdwenen. Dit leidde ertoe dat het watergehalte van fosfor kritisch daalde - een element dat onmisbaar is voor het aardse leven. En zonder het vereiste fosforgehalte kan noch het Adenosine Triphosphoric Acid (ATP) -molecuul dat verantwoordelijk is voor de energie van het leven, noch de RNA- en DNA-moleculen bestaan. Een wereld volledig bedekt door de oceaan is misschien niet helemaal levenloos, maar het leven daar zal zeker heel anders zijn dan het leven in de zee. Hoogstwaarschijnlijk zou het leven onder zulke omstandigheden veel minder dicht zijn en zou het veel moeilijker zijn om het uit een ander sterrenstelsel te vinden. Enorme druk van water op de bodem kan supergedrukte vormen van ijs creëren, zoals ijs-6 en ijs-7 (dit is een soort waterijs). Een dergelijke ijslaag zou leiden tot de isolatie van water uit harde rotsen, wat het proces van chemische evolutie nog problematischer zou maken. Daarom betekent 'meer water' met betrekking tot de vraag naar het ontstaan ​​en de welvaart van het leven niet 'beter'. Misschien zijn dergelijke planeten exotisch en zijn de beschreven problemen niet statistisch significant voor de oorsprong van het leven? Het blijkt dat wetenschappers geneigd zijn te geloven dat er zelfs meer vergelijkbare waterwerelden in het universum kunnen zijn dan steenachtige planeten zoals onze aarde of Mars.

Steen en water zijn ongeveer gelijk verdeeld in het zonnestelsel, dit is het grootste deel van de asteroïdengordel (tussen Mars en Jupiter) en de Kuipergordel (voorbij de baan van Neptunus). In de meest bekende - na het Solar-Trappist-1-systeem hebben alle 7 exoplaneten waarschijnlijk aanzienlijk meer water dan de aarde. Volgens astrofysici bestaan ​​objecten dichter bij de ster uit ongeveer 10% ijs en vloeibaar water. Externe exoplaneten Trappist-1 - van ijs ongeveer 50%. Het lijkt erop dat al deze werelden volledig bedekt zijn met water en ijs en met een hoge mate van waarschijnlijkheid steriel zijn.

Helaas blijkt dat alle exoplaneten, waarop moderne wetenschappers water detecteren, waarschijnlijk levenloos zijn. Maar als de Hubble-telescoop niet toestaat om werelden vergelijkbaar met de aarde te detecteren in termen van volumes van water, misschien kan dit worden gedaan door de telescoop van James Webb? Dit wonder van technologie zal in 2020 in een baan om de aarde worden geïntroduceerd en zal de atmosfeer van exoplaneetreuzen kunnen analyseren. Waarschijnlijk zal hij echter geen antwoord geven op deze vraag. De techniek die het mogelijk maakt dat water op de tweeling van de aarde van interstellaire afstand wordt gevonden, wordt alleen ontwikkeld en zal in het midden van de eenentwintigste eeuw in een baan om de aarde verschijnen.

Hoeveel water is er nodig voor het leven op andere werelden?

Maar misschien moeten we tot nu toe niet naar het leven in aquatische werelden zoeken? Immers, letterlijk aan onze zijde, op zo'n half miljard kilometer, is er een enorme oceaan van zout water. We hebben het over Europa - de satelliet van Jupiter, onder het ijs waarvan een waterkolom van 100 kilometer ligt. De toevoer van water in Europa is tweemaal of zelfs driemaal de oceaan van de aarde. Deze ontdekking, gemaakt door het Galileo-apparaat, was niet de enige ontdekking van water door de gigantische planeten van het zonnestelsel. In 2005 Cassini's sonde geregistreerde geisers raken van onder het ijs van de satelliet Enceladus van Saturnus. En na 10 jaar vloog dit apparaat zelfs door een dergelijke straal, nam monsters en vond daar naast water, stikstof, koolstofdioxide, waterstof, methaan en ammoniak. Een dergelijke samenstelling van emissies suggereert dat in de diepten van Enceladus hydrothermische activiteit kookt met macht en kracht, water, onder invloed van hoge temperatuur, interageert met vaste gesteenten en uiteenvalt in waterstof en zuurstof. Waterstof voor kleine lichamen is een marker van chemische activiteit - het is het lichtste element van het periodiek systeem en verdwijnt zonder constante formatie snel de ruimte in zonder een spoor na te laten. Het betekent dat er ergens in Enceladus een constant proces van waterstofvorming is, daarom is er een energie van het type dat prehistorische micro-organismen toestaat om op Aarde te bestaan.

Archaea - eencellige organismen die geen kern hebben, gebruiken als organische energie, ammoniak en waterstof als energiebronnen. Sommige archaea stoten methaan uit, wat voor wetenschappers een van de mogelijke tekenen van leven op de planeten is. Zulke micro-organismen, methanogenen, bestaan ​​op aarde in afwezigheid van zonlicht, onder extreme omstandigheden die niet beter zijn dan kosmische. Als methanogenen op aarde zijn ingebed in het ecosysteem van de vreemdste wezens van onze natuur - buisvormige wormen, waarom zouden we dan niet naast elkaar bestaan ​​met buitenaardse organismen van Enceladus of Europa? Op onze eigen planeet zijn er verbazingwekkende plaatsen waar het leven bestaat bij een temperatuur van 500 graden en bij een druk van 200 atmosfeer. Bovendien bestaan ​​de ecosystemen van "zwarte rokers" zonder zonlicht - de belangrijkste energiebron voor het leven op onze planeet. Zulke omstandigheden zijn vergelijkbaar met die welke kunnen bestaan ​​onder het ijs van de manen van Saturnus en Jupiter. Niettemin zijn wetenschappers erg voorzichtig met de mogelijkheid van het bestaan ​​van complexe levensvormen in deze waterwerelden. Zelfs zoekenthousiast voor buitenaards leven, zegt Seth Shostak, directeur van het SETI onderzoekscentrum, dat voor meercellige levensvormen energie onder de ijsjes van Europa en Enceladus waarschijnlijk niet genoeg is. Het leven zou zich daar al meer dan 4 miljard jaar kunnen ontwikkelen, maar het is onwaarschijnlijk dat we daar ooit een tonijn of ander schepsel zullen ontmoeten wiens leven net zoveel voedsel vereist als vis van planeet Aarde. Maar zelfs de ontdekking van bacteriën zou een doorbraak betekenen voor de aardse wetenschap. Maar het lijkt erop dat astronomie alleen niet genoeg is om de vraag te beantwoorden of er bacteriën zijn op de satellieten van de reuzenplaneten. De enige uitweg is om naar Jupiter en Saturnus te vliegen en dit ter plekke te begrijpen. Het lijkt erop dat het ondubbelzinnige antwoord op de vraag van het bestaan ​​van het leven op andere planeten en satellieten van het zonnestelsel, en op exo-planeten, we pas tegen het midden van de 21e eeuw zullen ontvangen.

Hoeveel water is er nodig voor het leven op andere werelden?

Dus wat kunnen we vandaag zeker zeggen? De ontdekking van enorme hoeveelheden water in het zonnestelsel buiten de aarde veranderde het denkbeeld van exobiologen aanzienlijk. Vóór de missies naar Jupiter en Saturnus gingen wetenschappers ervan uit dat alle satellieten vergelijkbaar zouden zijn met de maan en Phobos - rotsen, stof en droge woestijn. Vloeibaar water in volumes die de oceaan van de aarde overstijgen, is een geschenk voor liefhebbers die op zoek zijn naar buitenaards leven. Als we zoveel water aan onze zijde hebben, zou het niet minder moeten zijn in andere sterrenstelsels. Dankzij de ontdekkingen die de Hubble-telescoop hebben gemaakt, weten we dat een ster zonder planeten een zeldzaam verschijnsel is. Bijna iedereen heeft zijn eigen planetaire systeem. Het eerste element in het universum is waterstof, de derde meest voorkomende is zuurstof. Het is logisch dat hun unie, water, in elke melkweg op grote schaal moet worden vertegenwoordigd. Sterker nog, astronomen vinden nu niet alleen water op planeten, maar ook in interstellaire wolken en protoplanetaire schijven. Water in de ruimte is volop aanwezig. Daarom, als we naar de nachthemel kijken, kan worden beargumenteerd dat bijna elke ster zijn eigen waterwereld heeft.

Opmerkingen (0)
Zoeken