Giftige gassen maken de meeste planeten in de leefbare zone ongeschikt voor leven.


Complexe ecosystemen zoals de onze kunnen niet bestaan op de meeste exoplaneten in deze zone. Scientias, 12-06-2019, Vivian Lammerse

Deze studie laat zien hoe zeldzaam en speciaal onze planeet is. Voor zover we nu weten, is de aarde de enige planeet in het universum geschikt voor menselijk leven.

In de zoektocht naar buitenaards leven richten veel wetenschappers zich op de zogenoemde leefbare zone rond een ster. Maar waarschijnlijk wordt het nog een groot probleem om in deze regio leven te vinden. In een nieuwe studie constateren onderzoekers namelijk dat een opeenhoping van giftige gassen in de atmosfeer van de meeste planeten in deze zone, hen ongeschikt maakt voor leven zoals wij dat kennen.
De leefbare zone is een denkbeeldige zone rond een ster. Planeten die zich in deze zone bevinden, ontvangen voldoende warmte van hun ster om te voorkomen dat eventueel water op hun oppervlak bevriest. Tegelijkertijd ontvangen ze ook weer niet zoveel warmte dat eventueel water op hun oppervlak verdampt. Kortom: van planeten in deze zone wordt verwacht dat ze vloeibaar water kunnen herbergen.

Koolstofdioxide
In de studie namen de onderzoekers eerst het krachtige broeikasgas koolstofdioxide onder de loep. Hoge concentraties koolstofdioxide in de atmosfeer is voor mens en dier dodelijk. Maar planeten die te ver van hun moederster verwijderd liggen, hebben het gas nodig om de temperatuur op de planeet boven het vriespunt te houden.
"Een planeet die zich aan de buitenrand van de leefbare zone bevindt en vloeibaar water herbergt, heeft tienduizenden keren meer koolstofdioxide nodig dan de aarde vandaag de dag heeft," legt onderzoeksleider Edward Schwieterman uit. En dat betekent dat mensen en dieren niet in staat zijn op zo'n planeet te overleven.

Koolmonoxide
Bovendien hebben de onderzoekers geconstateerd dat de leefbare zone voor sommige sterren helemaal niet bestaat. Ook twee van onze naaste buren - Proxima Centauri en TRAPPIST-1 - moeten het waarschijnlijk zonder stellen. Het type en de intensiteit van de ultraviolette straling die deze koelere sterren uitzenden, kan namelijk leiden tot hoge concentraties van het dodelijke gas koolmonoxide.
Dit gas kan zich op aarde niet ophopen omdat onze warmere, heldere zon chemische reacties in de atmosfeer veroorzaakt die het gas snel vernietigen. Hoewel het team onlangs concludeerde dat microbiële biosferen kunnen gedijen op een planeet met veel koolmonoxide, benadrukte Schwieterman dat "dit zeker geen goede plaatsen zijn voor leven zoals we dat op aarde kennen."

Levensvormen
De onderzoekers concluderen dat slechts de helft van de leefbare zone geschikt is voor eenvoudige levensvormen. Mensen en andere gecompliceerde levensvormen zullen waarschijnlijk slechts in minder dan een derde van het gebied voor kunnen komen. Hoewel dit de kans dat we leven aantreffen op een planeet in de leefbare zone aanzienlijk beperkt, helpt het ook een handje in de beslissing op welke planeten we ons wel moeten richten.

In totaal hebben wetenschappers al meer dan 4000 exoplaneten ontdekt. Geen van deze planeten kunnen we persoonlijk een bezoekje brengen omdat ze te ver weg zijn. Wel kunnen onderzoekers met behulp van telescopen de aanwezigheid van bepaalde gassen in hun atmosfeer detecteren. "Onze studie biedt een manier om te beslissen welke van de ontelbare planeten we in meer detail zouden moeten observeren," zegt onderzoeker Christopher Reinhard.

Volgens Schwieterman laat de studie ons ook inzien hoe uniek we eigenlijk zijn en dat we moeten beschermen wat we hebben. "Ik denk dat het laat zien hoe zeldzaam en speciaal onze planeet is," zegt hij. "Voor zover we weten is de aarde de enige planeet in het universum geschikt voor menselijk leven." Ondertussen gaat de zoektocht door. Zouden bijvoorbeeld K-sterren leefbare planeten kunnen herbergen?

Bronmateriaal:
"New study dramatically narrows the search for advanced life in the universe" - UC Riverside


Complex leven mogelijk zeldzamer dan gedacht
allesoversterrenkunde, 10 juni 2019 University of California at Riverside

Volgens theoretisch onderzoek van biogeochemici van de Universiteit van Californië in Riverside zijn complexe ecosystemen in het heelal waarschijnlijk zeldzamer dan tot nu toe werd gedacht. Doorgaans wordt aangenomen dat er op een planeet complexe levensvormen kunnen voorkomen wanneer die planeet zich in de zogeheten bewoonbare zone van zijn moederster bevindt - het gebied waar de oppervlaktetemperatuur geschikt is voor het bestaan van vloeibaar water.
In een artikel in The Astrophysical Journal rekenen de onderzoekers echter voor dat die bewoonbare zone veel smaller is (of in sommige gevallen in het geheel niet bestaat) als het gaat om complexe levensvormen, die veel minder goed bestand zijn tegen allerlei giftige gassen. Zo kan een grote hoeveelheid UV-straling van de moederster leiden tot de vorming van hoge concentraties koolmonoxide, en kan een planeet aan de buitenzijde van de traditionele bewoonbare zone alleen warm genoeg blijven als zijn dampkring extreem hoge concentraties giftig kooldioxide bevat. De planetenstelsels van de nabije rode dwergsterren Proxima Centauri en Trappist-1 zouden volgens de nieuwe analyse helemaal geen bewoonbare planeten tellen. (GS)


A Limited Habitable Zone for Complex Life
Edward W. Schwieterman, Christopher T. Reinhard, Stephanie L. Olson, Chester E. Harman and Timothy W. Lyons
Published 2019 June 10. The American Astronomical Society
The Astrophysical Journal, Volume 878, Number 1

Abstract
The habitable zone (HZ) is commonly defined as the range of distances from a host star within which liquid water, a key requirement for life, may exist on a planet's surface. Substantially more CO2 than present in Earth's modern atmosphere is required to maintain clement temperatures for most of the HZ, with several bars required at the outer edge. However, most complex aerobic life on Earth is limited by CO2 concentrations of just fractions of a bar. At the same time, most exoplanets in the traditional HZ reside in proximity to M dwarfs, which are more numerous than Sun-like G dwarfs but are predicted to promote greater abundances of gases that can be toxic in the atmospheres of orbiting planets, such as carbon monoxide (CO).
Here we show that the HZ for complex aerobic life is likely limited relative to that for microbial life. We use a 1D radiative-convective climate and photochemical models to circumscribe a Habitable Zone for Complex Life (HZCL) based on known toxicity limits for a range of organisms as a proof of concept. We find that for CO2 tolerances of 0.01, 0.1, and 1 bar, the HZCL is only 21%, 32%, and 50% as wide as the conventional HZ for a Sun-like star, and that CO concentrations may limit some complex life throughout the entire HZ of the coolest M dwarfs.
These results cast new light on the likely distribution of complex life in the universe and have important ramifications for the search for exoplanet biosignatures and technosignatures.


terug naar het antropisch principe

terug naar het weblog







^