Je leest:

Kunnen we ons zonnestelsel verlaten?

Kunnen we ons zonnestelsel verlaten?

Auteur: | 24 september 2009

Stel dat het toch een keer misgaat. Over vijf miljard is de aarde onbewoonbaar omdat de zon is opgebrand, of er slaat een object in waardoor een stofwolk ons van het licht afschermt. Misschien raakt de aarde wel gewoon vol. Waar kunnen we dan heen? Zouden we op de maan kunnen wonen, of op Mars, of op één van de manen van Jupiter of Saturnus? Het lijkt erop dat de aarde niet zo’n hele unieke planeet is, dus misschien vinden we binnenkort wel een groene, natte planeet in een ander zonnestelsel. Kunnen we dan een ruimteschip bouwen dat ons daar naartoe brengt?

De aarde is veruit het prettigste plekje van ons zonnestelsel. Het is er niet te warm en niet te koud, het regent er geen giftige of bijtende stoffen, en de zwaartekracht is precies fijn. Dat is natuurlijk geen toeval – het leven op aarde heeft zich immers ontwikkeld om zich zo goed mogelijk aan de omstandigheden aan te passen. Maar de omstandigheden op onze planeet zijn, vergeleken met de andere planeten en hun manen, heel erg rustig.

Mocht dus ooit de dag komen dat we niet meer op onze planeet passen of er niet meer kunnen blijven, dan wordt het nog knap lastig om een nieuw plekje te vinden. Laten we eens rondkijken naar de mogelijke locaties, met ons boodschappenlijstje bij de hand:

  1. De atmosfeer moet geschikt zijn om in te ademen. Geen giftige gassen dus, en voldoende zuurstof. Eventueel kunnen we de atmosfeer zelf zuiveren, maar zuurstof blijft een vereiste.
  2. Er moet voldoende drinkbaar water aanwezig zijn. IJs of stoom mag ook, daar kunnen we wel vloeibaar water van maken.
  3. Bij voorkeur moet het er niet te warm of te koud zijn, want het kost veel moeite en energie om ons tegen extreme temperaturen te beschermen. We hebben voldoende zonne-energie nodig om in onze behoeften te voorzien.
  4. De zwaartekracht moet vergelijkbaar zijn met die van ons. Ietsje meer of minder is niet zo erg, maar al te grote verschillen zijn niet goed voor ons.
  5. De bodem moet geschikt zijn om planten op te verbouwen.
  6. Hoe dichterbij de aarde onze nieuwe plaats is, hoe beter. Interstellair reizen is niet eenvoudig.
  7. Het liefst moet het in de buurt zijn van een grote, zware planeet, zoals Jupiter. Zo’n reuzenplaneet werkt als een soort stofzuiger op ruimtestof en -stenen, zodat er niet zoveel meteorieten inslaan op de kleinere planeet. ↑ terug naar boven ↑

Mogelijke bestemmingen binnen ons zonnestelsel

Momenteel kunnen we nog geen ruimteschip bouwen dat geschikt is om mensen ver de ruimte in te brengen. Naar de maan is mogelijk, naar Mars kan waarschijnlijk binnen veertig jaar. Als we dus op korte termijn een plaats buiten de aarde moeten vinden om een kolonie te stichten, zal dat binnen ons zonnestelsel moeten zijn.

Er zijn hier in de buurt geen plaatsen die aan alle voorwaarden voor menselijke bewoning voldoen. Wel zijn er een aantal bestemmingen waar we mogelijk een leefbare omgeving zouden kunnen bouwen. Op de maan, de enige plaats waar we gemakkelijk kunnen komen, is dat niet mogelijk. We zouden heel erg afhankelijk blijven van grondstoffen die van de aarde komen, en in de meeste scenario’s die aanleiding voor ruimtekolonisatie zouden geven willen we dat juist niet. Onze buurplaneten Venus en met name Mars zien er veelbelovender uit.

Op Mars is waarschijnlijk voldoende water aanwezig om ons in leven te houden. In de ijle atmosfeer zit voornamelijk CO2, dus voor zuurstof zouden we zelf moeten zorgen. Er zijn al experimenten geweest met beschermde omgevingen, waarin zuurstof en water in een kringloop zo goed mogelijk worden behouden. Biosfeer 2 is de bekendste van die experimenten.

Ook in de verdere regionen van ons zonnestelsel zijn interessante plaatsen voor een mogelijke kolonie. Jupitermaan Europa is weliswaar koud en donker, maar heeft een dunne atmosfeer van zuurstof en is bedekt met water-ijs. Bovendien lijkt het erop dat onder die ijslaag ook vloeibaar water aanwezig is. Ook op Saturnusmaan Enceladus is vloeibaar water aanwezig.

De enige van deze plaatsen waarvoor op dit moment bouwplannen bestaan is de maan. Een permanente maanbasis, de Neil A. Armstrong Lunar Outpost gedoopt, staat in de NASA-planning voor rond 2020. Die basis is dan niet primair om in te wonen, maar om wetenschappelijke experimenten in uit te voeren en om raketten vandaan te lanceren. Als je niet gehinderd wordt door de grote zwaartekracht en de dampkring van de aarde is het veel makkelijker om raketten met verre bestemmingen weg te schieten. Bovendien kan een telescoop op de maan vele malen meer zien dan eentje op de aarde – er is geen achtergrondslicht van de aarde, en de dampkring verduistert de verre sterren niet. ↑ terug naar boven ↑

Mogelijke bestemmingen buiten ons zonnestelsel

In ons zonnestelsel is het moeilijk om een plaats te vinden die zo prettig is als de aarde, maar als je je horizon verbreedt zou het eenvoudiger moeten worden. De laatste jaren hebben we honderden exoplaneten ontdekt, planeten die om een verre ster heen draaien dus. Met nieuwe telescopen en verfijnde meetmethodes zullen dat er snel meer worden.

Tot nu toe zijn bijna alle exoplaneten die we kennen groot en heet met een buitenkant van gas – niet zo praktisch voor ons dus. Maar we kunnen nu ook planeten opsporen die kleiner zijn, of verder weg van hun ster staan. Het lijkt dus een kwestie van tijd totdat we planeten vinden die op de aarde lijken. Misschien hebben ze zelfs wel een geschikte atmosfeer, of een soortgelijke aangename temperatuur. En zoals we het nu inschatten zijn er heel erg veel van dat soort planeten. Maar ja, vergeleken met de afstand naar de maan of Mars zijn deze exoplaneten bijna oneindig ver weg. We hebben nog geen ruimteschepen waarmee je ze kunt bereiken, en veel verre sterren zijn zelfs met een schip dat bijna de lichtsnelheid haalt niet binnen de menselijke levensduur te bereizen… ↑ terug naar boven ↑

Aanpassen aan de nieuwe planeet…?

Stel dat we van de aarde weg moeten voordat we naar een ander sterrenstelsel kunnen reizen. Het ligt dan voor de hand dat we voor een kolonie op Mars kiezen, omdat het niet te ver weg is en er in een aantal basisbehoeften wordt voorzien. Hoe kunnen we er dan voor zorgen dat we er langdurig en met een grote groep mensen kunnen leven, zonder dat onze voorraden opraken en we zonder water, voedsel of zuurstof komen te zitten? We hebben hier de keuze tussen twee lastige opties: we kunnen ons aanpassen aan de nieuwe planeet, of we kunnen de planeet aan ons aanpassen.

Met de technologie die we nu hebben is het het makkelijkst om naar een kunstmatige leefbare omgeving op een planeet te streven. Die zien we meestal voor ons als een soort grote kas, waarin de temperatuur op peil wordt gehouden, zonne-energie wordt gewonnen, en water en zuurstof in een zorgvuldig afgestelde kringloop worden behouden. Het is echter nog niet bewezen dat we in staat zijn om zo’n omgeving, ook wel biosfeer genoemd, echt te maken. Het dichtst bij waren we met Biosfeer 2 in het Amerikaanse Arizona. Maar daar bleek dat de zuurstofdruk weglekte, en moest tussentijds worden ingegrepen om de ruimte geschikt te houden voor menselijke bewoning. En dat ging dan slechts over een experiment voor twee jaar, wat in het niet valt bij de tijdsduur die we tegemoet zien als we op een andere planeet moeten gaan wonen.

Een bijkomend nadeel van een kunstmatige leefomgeving is, dat het vrijwel onmogelijk is om zoiets voor een hele grote groep mensen te bouwen. Enkele honderden of duizenden kolonisten zouden geluk kunnen hebben en een plaatsje in Aarde-op-Mars kunnen bemachtigen, terwijl de rest van de mensheid pech heeft. Kortom, het is het proberen waard en een noodoplossing als de aarde plotseling niet meer bestaat, maar de toekomst van de mensheid ligt niet onder een glazen koepel. ↑ terug naar boven ↑

…of de planeet aanpassen aan ons?

We moeten het dus groter aanpakken. Een tweede aarde gaan we in ons zonnestelsel niet vinden, maar we kunnen er misschien wel zelf een maken. Dat zouden we doen door langzaam maar zeker het klimaat op een andere planeet – Mars, bijvoorbeeld – naar onze hand te zetten. Dat proces noemen we Terraforming, en het is niet eenvoudig.

Het eerste dat aan Mars moet veranderen om het een geschikte planeet voor ons te maken is de atmosfeer. We kunnen de ijle CO2-lucht van de rode planeet namelijk niet inademen. Atmosferen veranderen meestal ook vanzelf, maar dat gaat heel erg langzaam. We zouden dat een handje kunnen helpen en een duwtje de goede richting in kunnen geven, door bijvoorbeeld algen te introduceren die CO2 in zuurstof omzetten. Ook zouden we met behulp van dezelfde broeikasgassen die de opwarming van de aarde op hun geweten hebben de lucht rondom Mars iets aangenamer van temperatuur kunnen maken.

Als dat lukt, wordt het tijd om planten en eenvoudige dieren vanaf de aarde te importeren, die dan dezelfde kringlopen op gang kunnen brengen als die we hier kennen. Zo’n proces duurt natuurlijk duizenden jaren, dus als we van Mars een leefbare planeet willen maken kunnen we niet vroeg genoeg beginnen. Ook Venus is een interessant doelwit voor terraforming. Helaas kunnen we naar geen van beide planeten makkelijk reizen, maar daar komt naar verwachting tijdens de volgende decennia verandering in. ↑ terug naar boven ↑

Interstellair reizen

We zouden erg onze best moeten doen om van een maan of planeet in ons zonnestelsel een goede leefplek te maken, maar deze plaatsen lijken in ieder geval nog binnen bereik. Maar wat nou als Mars en Venus straks ook overbevolkt zijn, of er gebeurt iets met de zon waardoor onze energiebron weg raakt? Dan moeten we over de grenzen van ons stelsel kijken, naar planeten in een baan om verre sterren. De kans op een tweede aarde is daar aanzienlijk groter dan hier, maar de afstanden zijn van een geheel andere orde. Ter vergelijking: Mars staat net 12 lichtminuten van de aarde vandaan, terwijl het licht van de dichtstbijzijnde ster Proxima Centauri ruim vier jaar onderweg is.

Jaren in het donker…?

Die lichtsnelheid is meteen onze beperking als het om interstellaire reizen gaat. Hoe goed we onze raketten en ruimteschepen ook weten te bouwen, sneller dan het licht kan je niet. Daar zorgen de natuurwetten voor. Reizigers op weg naar Aarde 2 moeten zich dan ook voorbereiden op zeker een paar decennia in het eindeloze donker van het heelal. Dat is niet goed voor je lichaam, want door het gebrek aan zwaartekracht in de ruimte krijg je last van botontkalking en breken je spieren zich af. Bovendien kunnen we nooit genoeg water en voedsel aan boord van een raket krijgen om een groep ruimtereizigers tientallen jaren lang van voeding te voorzien.

Je kunt ervoor kiezen om aan boord voedsel te produceren en water terug te vangen. Daarvoor heb je een heel groot ruimteschip nodig, met aan boord ongeveer dezelfde installatie als die een biosfeer op een andere planeet nodig zou hebben. Het ruimteschip zou dan tijdens de reis naar de nieuwe planeet even dienst doen als tussen-aarde The Infinite/CRUISING THE INFINITE.htm, en een gemeenschap van astronauten zou er jarenlang leven. Er zouden zelfs mensen sterven en geboren worden aan boord van het ruimteschip, en misschien dat de eerste kolonisten van Aarde 2 onze oorspronkelijke thuisplaneet nooit zouden hebben gezien…

Cryogeen ruimtereizen: kan het al? Nog niet, maar Nasa is er wel al mee bezig.

Een iets haalbaarder idee is het cryogeen vervoeren van ruimtekolonisten. Dat betekent dat ze ingevroren in het schip zouden zitten, om eenmaal aangekomen op de plaats van bestemming ontdooid te worden. Dat ontdooien kunnen we nu nog niet, tenminste niet met ingewikkelde organismen zoals mensen. Bevruchte eicellen kunnen we al wel jarenlang invriezen om daarna alsnog tot een baby uit te groeien. Ook dat is een optie. Het grootste probleem bij deze ideeën is dat er alsnog iemand aan boord van het schip zou moeten zijn om te sturen, de systemen in de gaten te houden en, in het tweede geval, de baby’s op te voeden. Dat zou je kunnen aanpakken door een kleine groep mensen gewoon door te laten leven aan boord van het schip, of door de taken uit handen te geven aan robots. Ook dat is voorlopig toekomstmuziek.

… of stiekem toch sneller dan het licht?

Interstellair reizen zou een stuk makkelijker worden als we Star Trek-achtige ruimteschepen kunnen maken die sneller dan het licht reizen. Einsteins relativiteitstheorie verbiedt dat, maar staat wel toe dat we de ruimte om ons heen kunnen beïnvloeden. Een theorie die daaruit volgt is die van wormholes, directe verbindingen tussen twee punten in de ruimte die heel ver uit elkaar liggen. Om je dat voor te stellen kun je de ruimte zien als een theedoek, met heuvels en dalen die door zwaartekracht worden veroorzaakt. Om van het ene punt naar het andere te reizen moet je de verbindende weg over de doek afleggen. Als de twee punten door een gelukkige vouw heel dicht bij elkaar liggen in de driedimensionale ruimte eromheen, zou je een directe verbindingsweg tussen moeten kunnen maken. Dat is dan het zogenaamde wormgat.

Als wormgaten blijken te bestaan kunnen ze een snelle verbinding vormen tussen ver uit elkaar liggende delen van het heelal.

Hoewel natuurkundigen hebben laten zien dat Einstein’s theorie deze wormgaten toestaat, hebben we er nog geen gevonden. Ook hebben we geen idee hoe we ze zelf zouden moeten maken. Maar als het goed is hebben we nog zo’n vijf miljard jaar om erover na te denken, voordat het opbranden van de zon een definitief einde aan het menselijk leven op aarde maakt. ↑ terug naar boven ↑

Dit artikel is een publicatie van Bètafactor i.s.m. Kennislink.
© Bètafactor i.s.m. Kennislink, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 september 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.