Wat zijn de voorwaarden voor leven op aarde?

Wat zijn de voorwaarden voor leven op aarde?

De geluksfactoren van de aarde

– Ten eerste mag de planeet niet te dicht of te ver van de zon afstaan. Anders is het er te koud of te warm zijn voor leven.
– Ook moet de zon niet te groot of te klein zijn, omdat er niet te veel of te weinig warmte aanwezig mag zijn. Bovendien geldt wanneer de zon te groot is dat hij ook teveel schadelijke straling produceert. Hier heeft de Aarde dus al geluk mee gehad.
– Verder is het belangrijk geweest dat de planeet ontstaan is uit een gaswolk van een tweede generatie ster. Hierdoor komen er stoffen voor die zwaarder zijn als ijzer. Jood bijvoorbeeld is zo’n stof, deze stof is wel nodig voor het goed functioneren van de schildklier van de mens. Ik weet niet of zonder zwaardere elementen dan ijzer leven had kunnen ontstaan.
– Wat ook heel belangrijk geweest is voor het ontstaan, ontwikkelen en ook het behouden blijven van leven, is dat de omstandigheden op de aarde redelijk constant en gunstig zijn. Hier spelen een magnetisch veld, de atmosfeer, vulkanisme, maar ook de maan en Jupiter in het geval van de aarde een grote rol bij.
– Het magnetisch veld wat de aarde bezit, is redelijk sterk, en omvat ook de gehele aarde, daarom biedt het ons een goede bescherming tegen de zonnewind, geladen deeltjes afkomstig van de zon. Dit magnetische veld wordt veroorzaakt door de vloeibare kern van de aarde, dit is dus alweer een geluksfactor van de aarde.
– De atmosfeer op aarde zorgt voor het constant houden van de temperatuur, door warmte vast te houden. Hierbij speelt ook het vulkanisme op de planeet een rol omdat bij een vulkaan uitbarsting veel broeikasgassen de lucht in gestoten worden. Op een planeet als Mars waar het vulkanisme bijna nul is, is de atmosfeer ook veel dunner. Voor vulkanisme moet de planeet groot genoeg zijn. De hoeveelheid broeikasgassen mag echter niet te groot zijn, en de atmosfeer mag ook weer niet te dik zijn omdat het dan te warm is. Door een te dikke atmosfeer wordt bovendien de druk ook te hoog.
– Door een niet te hoge druk en een niet te hoge maar ook niet te lage temperatuur is het dat er op het oppervlakte vloeibaar water, en ook andere vloeibare stoffen voorkomen.
– De aanwezigheid van vloeibaar water wordt essentieel geacht voor het ontstaan van leven.
– Ook zorgt de atmosfeer er voor dat schadelijke straling tegen wordt gehouden en dat er veel minder meteorieten in slaan. Bij het eerste is het ontstaan van de ozon laag heel belangrijk, omdat we anders waarschijnlijk niet veel verder gekomen zouden zijn als een paar cellen in de zee door een veel te hoge UV straling. Bij het laatste speelt ook Jupiter een grote rol. Door dat Jupiter zo groot is, en daardoor ook het grootste deel van de massa van de planeten in neemt, trekt Jupiter ook het grootste deel van de meteorieten en kometen aan waardoor ze niet inslaan op de Aarde.
– De grote maan van de aarde zorgt er voordat de rotatie as van de aarde veel minder schommelt als die van de andere planeten, waardoor de omstandigheden op aarde ook constanter blijven.
– Verder is het erg belangrijk dat ons zonnestelsel zich niet in de spiraalarmen van het sterrenstelsel bevindt. Hier bevinden zich namelijk veel hele grote sterren. Wanneer zo’n ster instort en er een super nova plaats vindt zou de aarde aan veel teveel straling bloot komen te staan.

– Wat verder belangrijk is geweest dat het leven zich steeds heeft kunnen aanpassen aan de heersende omstandigheden, want geheel constant zijn die noot geweest, denk maar aan de ijstijden. Wanneer dit niet mogelijk geweest zou zijn zou het leven al snel zijn uitgestorven.
– Hierbij is het ook erg belangrijk geweest dat er al snel een grote verscheidenheid van organismen ontstond. Zonder deze verscheidenheid had het aardse leven waarschijnlijk niet de grote ramp waarbij de dinosauriërs om kwamen overleefd. De opvang capaciteit van veranderende omstandigheden is beperkt. Wanneer de omstandigheden te sterk wijzigen zal het leven wel uitsterven.
Het kan mogelijk zijn dat onder andere omstandigheden ook leven kan ontstaan. Buitenaards leven hoeft er dan ook niet zo uit te zien als dat op aarde.

Hoe groot is Mars?

Een stuk kleiner dan de Aarde; je ziet ze hier rechts boven op dezelfde schaal. Als je het precies wilt weten: Mars heeft een middellijn van 6786 kilometer en die van de Aarde is 12756 kilometer.
Hoewel maar een klein planeetje gaat het nog wel om een flinke lap grond. Omdat nul procent van het oppervlak bedekt is met water (tegen zeventig procent bij ons) is de totale oppervlakte van de Rode Planeet even groot als die van alle Aardse continenten bij elkaar:

Hoe ver weg is Mars?

Niet naast de deur, voorlopig. De afstand tussen de Aarde en Mars varieert van 60 miljoen tot 380 miljoen kilometer, afhankelijk van de positie van de twee planeten ten opzichte van de zon. Een midweekje Mars zit er nog niet in. Maar dat kan veranderen: twee eeuwen geleden was het nog zes maanden varen naar Nederlands Indie en nu kun je in een halve dag op Bali zijn.
Om te snappen hoe ver het precies is naar Mars, kun je het beste de Aarde voorstellen als een munt van 2 euro. Mars is dan een eurocent (de kleur daarvan komt toevallig ook aardig overeen…) De Maan is dan een punaise die op ongeveer 65 centimeter afstand om de Aarde heen draait. De Space Shuttle draait rondjes om de 2 euro-munt op een afstand van minder dan een millimeter.
De zon is op deze schaal ongeveer zo groot als een flinke tuinparasol. De Aardse 2 euro-munt draait op ongeveer 300 meter afstand om die parasol heen, de Mars-eurocent staat ongeveer 450 meter van de parasol af.
Soms staan de twee munten aan verschillende kanten van de parasol, de afstand tussen de grote en de kleine munt bedraagt dan 750 meter.
Telkens wordt de cent echter in de binnenbocht ingehaald door de 2 euro-munt, en dan kan de afstand teruglopen tot 150 meter.
Sommige planeten zijn veel groter dan de Aarde en Mars. Jupiter bijvoorbeeld, de grootste planeet van ons zonnestelsel, is in deze vergelijking een flink etensbord op ongeveer 800 meter van de parasol. Andere planeten zijn juist weer kleiner. De kleinste, Pluto, is ongeveer zo groot als het wereldbolletje op de eurocent en staat zo’n zes kilometer van de parasol vandaan.
Je moet goede ogen hebben om euro’s en centen te zien op dat soort afstanden. Maar alles is relatief: de sterren zijn nog verder weg. Het dichtstbijzijnde sterrenstelsel, Alpha Centauri, bestaand uit twee grote parasollen en een kleintje, is op de euro-schaal ongeveer 80 miljoen kilometer ver weg….

Wat is de beste tijd om naar Mars te gaan?

Met de raketten van nu is een reis naar Mars slechts eens in de twee jaar mogelijk. De Aarde en Mars draaien om de Zon met verschillende snelheden in verschillende banen. Iedere 26 maanden staan de twee planeten relatief dicht bij elkaar. Het beste moment om te vertrekken is een paar maanden daarvoor, als de Aarde Mars aan het inhalen is.
Als ruimtevaarder moet je heel zuinig met je brandstof omspringen. Een raket wordt daarom altijd in oostelijke richting gelanceerd, met de draaiing van de Aarde mee en zo dicht mogelijk bij de evenaar, want daar is de snelheid van die draaiing het grootst.
Verder maak je natuurlijk gebruik van de snelheid die de Aarde heeft in zijn baan om de zon: 29 kilometer per seconde, meer dan 100.000 kilometer per uur. Daarom ga je ook niet in een rechte lijn als de twee planeten vlak bij elkaar staan, want dan zou je veel te grote veranderingen in snelheid en richting moeten maken. In plaats daarvan ga je in een ellipsvormige baan om de zon, waarvan het laagste punt de baan van de Aarde raakt en het hoogste punt de baan van Mars. De raketmotoren worden in deze fase van de reis alleen gebruikt voor kleine koerscorrecties.
Zo kom je als vanzelf op de plek van bestemming, na een maand of zeven. Je remt af in de atmosfeer en gebruikt parachutes om je snelheid nog verder te verminderen. Dat is een verschil met een reis naar de Maan, die geen atmosfeer heeft. Maar uiteindelijk heb je ook op Mars raketten nodig om zacht te landen.
Je hebt dan anderhalf jaar de tijd om de planeet te verkennen. In sommige gevallen kun je eerder vertrekken, in de richting van de planeet Venus, die je met zijn zwaartekracht een extra zwiepje geeft richting Aarde. Dat is echter een lange reis van meer dan een jaar, en riskant bovendien want je komt eigenlijk te dicht bij de Zon.
Veel slimmer is het gewoon te wachten op het volgende “lanceervenster”. Na een dag of 500 komt de Aarde weer in de buurt. Je vertrekt vanaf Mars in oostelijke richting, met de draaiing van de planeet mee, en je ontsnapt aan de zwaartekracht van Mars. Dat laatste is een stuk makkelijker dan ontsnappen van de Aarde, omdat Mars kleiner en lichter is en dus minder hard aan je trekt. Je brengt je ruimteschip weer in een ellipsvormige baan en na zeven maanden ben je thuis.

Kan je graan verbouwen op Mars?

Het slechte nieuws is: nee, net als mensen en andere Aardse dieren kunnen planten van de Aarde niet overleven in de dunne atmosfeer van Mars. Met temperaturen meestal onder het vriespunt is het bovendien gewoon te koud.
Het goede nieuws is: ja, in kassen met een kunstmatige atmosfeer zou je heel goed je eigen eten kunnen verbouwen. Op Mars zijn alle belangrijke elementen aanwezig die planten nodig hebben om te groeien, zoals koolstof, stikstof, zuurstof en fosfor. En het zonlicht is op Mars weliswaar de helft zwakker dan op Aarde, maar sterk genoeg om planten in te laten groeien. Wat ook belangrijk is: een dag duurt op Mars niet veel langer dan op Aarde, dus planten zouden niet eens in de gaten hebben dat ze op een andere planeet zijn…
De eerste astronauten zullen waarschijnlijk een opblaasbaar kasje bij zich hebben om in te experimenteren (zie plaatje). In een verdere toekomst zijn er koepels denkbaar van honderden meters diameter met akkers en boomgaarden. Een andere mogelijkheid is het overkappen van een van de vele kraters op Mars.

Kon zich werkelijk leven op Mars ontwikkelen?

Een mogelijk bevestigend antwoord op deze vraag was afkomstig van de Amerikaan P. Lowell. Hij duidde de al in 1877 door de astronoom Schiaparelli ontdekte kloven en kanalen (canali) als kunstmatige irrigatiesystemen.
De baan van Mars is vrij elliptisch. Een gevolg daarvan is een temperatuurschommeling van 30 graden al naargelang de afstand van Mars tot de zon. De Vikinglanders hebben vastgesteld dat de temperatuur op de bodem van Mars varieert van -80 C tot +20 C.
Alhoewel Mars heel wat kleiner is dan de aarde, is de oppervlakte van Mars even groot als de landoppervlakte van de aarde. (Eerste harde bewijs voor leven op Mars....)
Op uitzondering van de aarde na, heeft Mars het meest gevarieerde en interessantste terrein van alle aardse planeten, sommige delen zijn zelfs heel spectaculair:
• Olympus Mons: de grootste berg in het zonnestelsel die ongeveer 24 km boven de omliggende vlakte uitsteekt. Hij heeft een basisdiameter van meer dan 500 km en is omringd door een steile rotwand van 6 km hoog.
• Tharsis: een zeer grote uitstulping op het Marsoppervlak van ongeveer 4000 km lengte en 10 km hoogte.
• Valles Marineris: een canyon van 4000 km lang en van 2 tot 7 km diep
• Hellas Planitia : een inslagkrater in het zuidelijk gedeelte van 6 km diep en 2000 km in diameter.
Het grootste deel van het oppervlak is heel oud en bekraterd , maar er zijn ook heel wat jongere valleien met kloven, heuvels en vlakten.
In 1976 brachten de Vikingsonden het bewijs ervoor, dat er geen hoog ontwikkeld leven op Mars kan zijn. Zelfs de “canali” bleken alleen op gezichtsbedrog te berusten. Dat er primitieve levensvormen hebben bestaan, of in waterhoudende, dieper gelegen bodemlagen zelfs nu nog bestaan, is niet geheel uitgesloten, maar niet erg waarschijnlijk

Mars lijkt op onze Aarde!

Mars is ongeveer half zo groot als de aarde. De dagen duren maar ca. 40 min. langer dan bij ons. Bovendien is er sprake van jaargetijden, die dubbel zo lang duren. De maximale afstand tot de aarde bedraagt ongeveer 400 miljoen km. Als de beide planeten echter in gunstige oppositie tot elkaar staan, naderen ze elkaar tot op maar 55,65 miljoen km.
Voor een omloop om de zon heeft Mars ongeveer twee aardjaren nodig. Over het algemeen is het er aanzienlijk kouder dan op aarde. De gemiddelde temperatuur ligt rond de –25 °C. De temperatuurschaal loopt van +20 °C tot –120 °C. Vanwege de geringe zwaartekracht is de atmosfeer zeer dun. Daarom kan de zonnewarmte niet opgeslagen worden, en wordt snel weer afgegeven. Deze dunne atmosfeer bestaat voor 95% uit kooldioxide. Rest ons nog de vraag, waarom deze planeet zo roodachtig is. Dat ligt aan het oppervlaktestof, dat veel waterhoudend ijzeroxide bevat, of anders gezegd, Mars is “verroest”.
Er zijn duidelijke sporen van erosie op verschillende plaatsen terug te vinden. In het verleden moet er vloeibaar water op Mars geweest zijn. Misschien waren er zelfs oceanen. Het lijkt er op dat dit slechts een korte periode geduurd heeft en plaats gevonden heeft in al lang vervlogen tijden; de ouderdom van de geërodeerde kanalen wordt geschat op 4 miljard jaar. (Valles Marineris is NIET gevormd door stromend water. Het is gevormd door uitzetting en inkrimping van de korst net zoals de vorming van Tharsis.)
In het begin van de geschiedenis leek Mars veel meer op de aarde. Net zoals bij de aarde is het grootste gedeelte van de koolstofdioxide in de atmosfeer opgevangen door koolstofgesteenten. Maar doordat Mars, in tegenstelling tot de aarde, geen platentektoniek heeft is Mars niet in staat om de koolstofdioxide opnieuw in de atmosfeer te brengen. Er is dan ook quasi geen broeikaseffect aanwezig op Mars. Het oppervlak van Mars is dan ook veel kouder in vergelijking met de aarde zelfs als Mars zich op dezelfde afstand van de zon als de aarde zou bevinden.

De atmosfeer van Mars

Mars heeft een heel dunne atmosfeer die voornamelijk bestaat uit de weinige resten van de vroegere koolstofdioxide (95,3%) en ook stikstof (2,7%), argon (1,6%) en zelfs een weinig zuurstof (0,15%) en water (0,03%). De gemiddelde druk op het oppervlak van Mars is slechts 7 millibar (minder dan 1% van de aarde). Maar de druk varieert enorm met de hoogte, zo is in de diepste bassins de druk ongeveer 9 millibar terwijl bij de top van de Olympus Mons de druk ongeveer 1 millibar is. Maar de atmosfeer is dik genoeg om stofstormen mogelijk te maken die gedurende maanden over heel de planeet waaien. Alhoewel, net zoals op Venus, de atmosfeer voornamelijk uit koolstofdioxide bestaat is wegens de geringe dichtheid het broeikaseffect verantwoordelijk voor een temperatuursstijging van slechts 5 graden Celsius.

IJs op Mars?

Mars heeft permanente ijskappen op beide polen die voornamelijk bestaan uit bevroren koolstofdioxide (“droog ijs”). Als het zomer is in het noorden sublimeert de koolstofdioxide en laat een laag van waterijs achter. Wij weten niet of dat op de zuidpool ook een laag waterijs aanwezig is omdat koolstofdioxide daar nooit verdampt (links). Mogelijk is er ook waterijs verborgen onder het oppervlak op de lager gelegen plaatsen. Door de seizoenswisselingen wijzigt de grootte van de poolkappen, wat op zijn beurt de druk van de atmosfeer met 25% doet veranderen (zoals gemeten van op de Viking landingsplaatsen).
Mars Satellieten
Mars heeft twee kleine satellieten met een omloop op korte afstand van Mars.
Afstand Straal Massa
Satelliet (000 km) (km) (kg) Ontdekker Datum
--------- -------- ------ ------- ---------- ----
Phobos 9 11 1.08e16 Hall 1877
Deimos 23 6 1.80e15 Hall 1877

Baan en temperatuur

De baan van Mars is vrij elliptisch (excentriciteit 0,093; van de planeten hebben enkel Mercurius en Pluto een grotere excentriciteit). Een gevolg daarvan zijn de temperatuurschommelingen van 30°C naargelang de afstand tot de zon. Sinds de Vikinglanders weten we dat de temperaturen op de bodem variëren van -80 tot 20°C. Er zijn dus nog andere factoren die de temperatuursverschillen op Mars bepalen, dan de afstand tot de zon. Op Mars is er namelijk bijna geen broeikaseffect aanwezig, daardoor is het op Mars kouder dan op de Aarde, zelfs als die even ver van de zon zouden staan (zie atmosfeer).

Rotatie en seizoenen

De rode planeet doet er ongeveer 24 uur en 37 minuten over om rond z’n as te draaien. De helling van de rotatieas is niet zo heel veel verschillend als bij onze Aarde (zie ook gegevens onderaan pagina). Door deze scheve stand van de rotatieas, zijn er op Mars, net als hier op Aarde, seizoenen. Deze ontstaan doordat de zonnestralen onder een andere hoek invallen op het oppervlak, naargelang de stand van de planeet t.o.v. de zon. Door de seizoenenwisseling veranderen de poolkappen voortdurend in grootte. Dit verschijnsel wijzigt de druk van de atmosfeer met 25%. [foto NASA/JPL]

Atmosfeer en ionosfeer

Mars heeft een zeer ijle atmosfeer, er is dus niet veel drukt op het oppervlak. Daar is maar een luchtdruk van 0,007 bar, dat is minder dan 1% dan die op de Aarde. Maar dat is wel voldoende dik om stofstormen mogelijk te maken. Er werden windsnelheden gemeten van 4 tot 10 meter per seconde. Deze winden zorgen voor veel erosie van het Marslandschap.
Er is bijna geen “ozonlaag” (er is slechts weinig ozon en waterdamp aanwezig in de atmosfeer) , daardoor kan het UV licht van de zon ongehinderd het oppervlak bereiken. Zo zouden de zonnestralen de eventueel aanwezige organische moleculen direct vernietigen. Voor sommigen is dit een argument tegen leven op Mars (zie onderaan).
De Martiaanse atmosfeer bestaat voor het grootste deel uit koolstofdioxide (CO2): 95,32%. Verder zijn er aanzienlijke hoeveelheden stikstof (2,7%) en argon (1,6%) aanwezig. Er zijn ook sporen van zuurstof (0,13%), waterdamp (0,03%) en koolstofmonoxide (0,07%). Daarnaast zijn sporen van kleine hoeveelheden andere edelgassen gevonden.
Rondom Mars is een ionosfeer aanwezig. Dit weet men door waarnemingen op passerende ruimtetuigen. Op 150 km boven het oppervlak is de elektronendichtheid maximaal. Het belangrijkste ion is CO22+ en er zijn ook kleine hoeveelheden geïoniseerd stikstof en zuurstof.

Magnetisch veld

Mars heeft geen echt magnetisch veld. Sommige wetenschappers denken dat Mars er vroeger wel één had en dat dit heel zwakke veld er nu een overblijfsel van is. Opmerkelijk is wel dat er op Mars “locale magnetische veldjes” aanwezig zijn, op de zuidelijke hemisfeer van Mars. Deze fungeren als een soort parasols en reiken tot honderden kilometers hoog. Lokaal word de planeet daar dus beschermd tegen zonnewind erosie. Als je op Mars op zo een plaats zou staan, dan zou je een even sterk magnetisch veld als op Aarde meten. Op andere plaatsten is het “magnetisch veld” 100 tot 1000 keer zwakker.
De rode en blauwe gebieden op de tekening tonen plaatsen waar een sterker dan gemiddeld magnetisch veld is gemeten. [figuur NASA]

Oppervlakte

Mars is veel kleiner dan de Aarde maar het oppervlak van Mars is ongeveer even groot als het landoppervlakvan de aarde, omdat er geen bovengrondse watervlakten zijn. Waarschijnlijk is er wel water onder de vorm van ijs aanwezig op de planeet. Lees hierover meer onderaan deze pagina.
Vanop de Aarde heet Mars een roodachtige kleur. Er zijn ook donkere plekken te bespeuren. Die plekken vertonen kleurverandering naargelang de jaargetijden op Mars. De witte plekken aan de polen noemt men de poolkappen. Deze veranderen voortdurend in grootte: in de lente en zomer krimpt ze en tijdens de herfst en winter groeit ze weer aan. De laag waaruit de poolkappen bestaan is heel dun: de kraterbodems zijn door de laag heen te zien. Sinds de Viking missie weten we dat de laag bestaat uit droog ijs:vast koolstofdioxide. Daaronder ligt een laag “gewoon” waterijs (meer over water op Mars). Op de foto is de zuidpool van Mars te zien. [foto’s NASA]
Het grootste deel van het oppervlak is heel oud en met kraters bedekt. Vooral in het zuiden treft men oudere delen van het landschap aan. Maar men treft er ook heel wat jongere valleien met kloven, heuvels en vlakten aan. Het noordelijke gedeelte van Mars is heel wat jongen en ook vlakker. Enkele opmerkelijke structuren op Mars zijn:
• Valles Marineris: Deze canyon is 5000 km lang, 150 tot 700 km breed en 2 tot 7 km diep. Deze “meanderende” canyons geven de indruk dat er vroeger stromend water op Mars moet zijn geweest. De vallei is echter niet ontstaan door stromend water, maar voor het grootste deel door uitzetting en inkrimping van de korst. Toch zijn er aan de oostzijde kanalen die misschien gevormd zijn door watererosie.
• Olympus Mons: Deze vulkaan word beschouwd als de grootste berg van het zonnestelsel. Hij steekt 24 km uit boven het omliggende oppervlak. Aan de basis heeft de berg een diameter van meer dan 500 km. Hij is omringd door een steile rotswand van 6 km hoog. De caldera is 80 km breed. De vulkaan bevindt zich op het Tharsis plateau, in de omgeving van de evenaar.
• Tharsis plateau: Dit is de grootste vulkanische regio op Mars. Het is ongeveer 4000 km lang en 10 km hoog. Er zijn 12 grote vulkanen te vinden. De grootste zijn: Ascraeus Mons, Pavonis Mons, Arsia Mons, en Olympus Mons. Dit zijn 4 schildvulkanen.
• Elysium Planitia: Deze omgeving is de tweede grootste vulkanische regio op het Martiaanse oppervlak. De drie grote vulkanen zijn: Hecates Tholus, Albor Tholus, and Elysium Mons. Deze laatste is de grootste van de regio en meet 700 km in diameter en steekt 13 km uit boven de vlakten.
• Hellas Planitia: deze vlakte met inslagkraters bevindt zich in het zuidelijk gedeelte van Mars. Er is daar een impactkrater te vinden van 2000 km in diameter en 6 km diep.