AstronomieAntwoorden
AstronomieAntwoordenBoek: Leven

\(\def\|{&}\DeclareMathOperator{\D}{\bigtriangleup\!} \DeclareMathOperator{\d}{\text{d}\!}\)

Deze bladzijde beantwoordt vragen over leven. De vragen zijn:

• [575] Ik denk een verklaring te hebben gevonden voor bijna alles, van geloof tot het leven tot het paranormale. Wat moet ik nu doen?
• [542] Is er elders in het Heelal ook leven?
• [436] Hoe kunnen wij Venus of Mars koloniseren en daar leven?
• [364] Waarom komt de Zon langs de ecliptica ten noorden en ten zuiden van de hemelevenaar?
• [332] Hoe zou het leven er uit zien op een aardse planeet die tien keer zo groot was?
• [279] Is er leven op Uranus?
• [214] Hoe is het leven van de mens ontstaan?
• [149] Hoe hoog is de hemelevenaar in de richting van het zuiden?
• [148] Zijn er omstandigheden waarin je de hele levensduur van een ster in het echt binnen een paar seconden kunt zien?
• [120] Op wat voor soort planeten kan leven ontstaan?

[214]

1. Leven

Fossielen zijn versteende overblijfselen van wezens (zoals dieren en planten) die heel lang geleden leefden. Als je aan de hand van fossielen de geschiedenis van het leven op Aarde bestudeert, dan vind je dat hoe verder terug je gaat in de tijd, hoe simpeler de wezens toen waren. Ver genoeg terug in de tijd (een paar miljard jaar geleden) hadden alle wezens maar één cel, terwijl de planten en dieren van vandaag uit miljoenen of miljarden cellen bestaan.

Een cel van een levend wezen op Aarde is opgebouwd uit heel veel verschillende moleculen, waarvan sommige eenvoudig zijn (zoals watermoleculen) en sommige heel ingewikkeld zijn (zoals eiwitten en DNA die zijn opgebouwd uit aminozuren die zelf weer ingewikkelde moleculen zijn). Die ingewikkelde moleculen worden door levende wezens zelf gemaakt. Wij kunnen sommige ervan nu ook in een laboratorium of fabriek maken.

Om het ontstaan en de ontwikkeling van leven op Aarde te begrijpen moet je dus de volgende vragen beantwoorden:

1. Hoe zijn uit de simpele eencellige wezens van heel lang geleden de planten en dieren en mensen van vandaag met miljarden cellen ontstaan?
2. Hoe zijn de ingewikkelde moleculen waaruit de eerste levende cellen bestonden bij elkaar gekomen en tot een cel gevormd?
3. Hoe zijn die ingewikkelde moleculen gevormd uit de losse atomen en simpele moleculen die op de woeste Aarde beschikbaar waren?
4. Waar zijn die atomen vandaan gekomen?

1.1. Evolutie

Uit wetenschappelijk onderzoek is gebleken dat het leven op Aarde zich ontwikkelt door de evolutie. Dat werkt ongeveer als volgt: Een kind heeft veel eigenschappen. Sommige daarvan zijn gemakkelijk te zien (zoals de kleuren van haar, ogen en huid, of de vorm van de neus of de vingers), en andere niet (zoals hoe gemakkelijk het kind ziek wordt, of hoe gemakkelijk het verdwaalt, of hoe behulpzaam het is). Sommige van die eigenschappen komen van de ouders (zodat kinderen vaak wel op hun ouders lijken), sommige zijn aangeleerd, en sommige zijn een verrassing.

De volwassenen die het beste aangepast zijn aan hun omgeving zullen in het algemeen het meeste succes in hun leven hebben (dus genoeg te eten, met een goede gezondheid en zo), en kunnen in het algemeen de meeste kinderen groot brengen. Omdat kinderen een deel van de eigenschappen en omstandigheden van hun ouders krijgen zullen de kinderen van ouders met succes zelf ook een betere kans hebben op succes. Volwassenen die slecht aangepast zijn aan hun omgeving zullen weinig of geen succes in het leven hebben (dus voedselgebrek, of vaak ziek, of vroeg gestorven) en zullen in het algemeen ook maar weinig of geen kinderen groot brengen.

Als nu de omgeving verandert, dan zullen misschien andere eigenschappen succes brengen. Als bijvoorbeeld het klimaat kouder wordt, dan wordt het belangrijker dat je geen koukleum bent, dus dan zullen mensen die goed tegen de kou kunnen meer succes en meer kinderen krijgen dan mensen die slecht tegen de kou kunnen. De generatie van de kinderen zal dan voor een groter deel koubestendig zijn dan de generatie van de ouders. Op die manier is elke generatie gemiddeld een beetje anders dan de vorige als de omstandigheden veranderen. Al die kleine verschillen van generatie tot generatie tellen bij elkaar op, dus als je maar ver genoeg terug in de tijd gaat dan zullen de mensen van toen heel anders lijken dan die van nu.

Zo zijn de mensen van vandaag met telkens hele kleine gemiddelde veranderingen van generatie tot generatie ontstaan uit aapachtige voorouders van miljoenen jaren geleden, en die weer net als alle andere zoogdieren uit reptielachtige voorouders, en die weer uit amfibieachtige voorouders, en die weer uit visachtige voorouders, en zo verder, tot heel lang geleden toen alle levende wezens maar uit één cel bestonden.

1.2. Oersoep

Van hoe de eerste eencellige wezens gevormd werden weten wij nog lang niet alle details. Dat is ook niet eenvoudig, want de omstandigheden op Aarde zijn vandaag heel anders dan in die verre tijd. Zo was er toen helemaal geen zuurstof in de atmosfeer, was het land helemaal kaal, en waren de zeeën waarschijnlijk nog niet zo zout als ze vandaag zijn. Omdat er geen zuurstof in de atmosfeer zat was er ook geen ozonlaag (ozon is een speciale vorm van zuurstof) om de gevaarlijke ultraviolette straling van de Zon tegen te houden (die bijvoorbeeld blanke huid kan verbranden). Die straling kwam dus met volle sterkte op het land en in de bovenste laag van de zee terecht en kon daar simpele en ingewikkelde moleculen breken die dan soms weer samen kwamen op ongewone manieren en nieuwe moleculen vormden.

Wetenschappers hebben onderzocht wat voor simpele moleculen en atomen er toen misschien in de dampkring en de zee zaten. Toen Harold Miller in 1953 alleen zulke simpele moleculen (waterstof, methaan, ammonia en water) samen in een vat stopte en er een electrische vonk (zeg maar bliksem) doorheen stuurde, toen vond hij dat er ingewikkelde moleculen waren ontstaan zoals aminozuren. Het is dus blijkbaar niet altijd moeilijk om de ingewikkelde moleculen te maken waar levende wezens uit bestaan. Uit andere experimenten is gebleken dat ook het ontstaan van iets dat lijkt op een simpele celwand (de buitenkant van een cel) onder de juiste omstandigheden niet zo ongewoon is.

Al met al hebben wetenschappers (nog) geen levende cellen kunnen maken uit alleen simpele bouwstenen en natuurlijke energiebronnen (zoals bliksem), maar het lijkt wel duidelijk dat het leven ontstaan moet zijn in een soort van "oersoep" van simpele moleculen waarin door bliksem of ultraviolette straling of vulkanische hitte soms ongewone scheikundige reacties optraden waaruit ingewikkeldere moleculen kwamen. De wetenschap die het ontstaan van leven op Aarde of andere planeten onderzoekt heet exobiologie (exobiology in het Engels). Zoek daar maar eens naar op het internet, of naar oersoep.

1.3. Sterrenstof

Alle moleculen zijn gemaakt van atomen. Er zijn in de natuur ongeveer 90 verschillende soorten atomen, die overeenkomen met de scheikundige elementen, zoals waterstof, zuurstof, koolstof, calcium, silicium, natrium, ijzer en goud.

Modellen van de Oerknal laten zien dat tijdens het ontstaan van het Heelal alleen de lichtste elementen waterstof, helium en lithium gemaakt zijn. Alle andere elementen zijn pas later ontstaan, en wel binnen in sterren. Sterren bestaan voor het grootste deel uit waterstof en helium, die al tijdens de Oerknal gevormd zijn. Alle energie (licht, warmte) die een ster uitzendt wordt geproduceerd in kernreacties in het binnenste van de ster. In die kernreacties worden lichte atomen samengevoegd tot zwaardere atomen en daarbij komt energie vrij. De meeste sterren sturen aan het eind van hun leven een deel van hun massa de ruimte in, als planetaire nevel, nova, of supernova, en zo kunnen de zwaardere atomen die in die sterren gevormd zijn terecht komen in gaswolken waaruit weer nieuwe sterren en planeten ontstaan.

Zo is alle koolstof, zuurstof, stikstof, calcium, ijzer, en alle andere stoffen behalve waterstof waaruit alle levende wezens zijn opgebouwd ooit ontstaan in het binnenste van sterren. Jij bent voor een groot deel gemaakt van sterrenstof!

[542]

2. Leven elders in het Heelal

Naar mijn mening kan er elders in het Universum ook leven zijn. Ik denk dat de meeste astronomen het daar wel mee eens zijn (maar weet dat niet zeker). De Aarde lijkt (natuurwetenschappelijk gezien) niet zo uitzonderlijk dat er alleen hier leven kan zijn. Het is wel moeilijk om een goede schatting te maken van de kans dat er elders ook leven is. Als de kans dat op een willekeurige planeet levende wezens wonen heel erg klein is, dan moet je heel veel planeten hebben om toch goede kans te maken op tenminste één meer planeet met leven. Zijn er daarvoor genoeg planeten in het Universum? Zie //nl.wikipedia.org/wiki/Vergelijking_van_Drake.

Tot nu toe hebben wij geen overtuigend bewijs gevonden van leven elders in het Universum, maar het valt ook niet mee om eenvoudig te meten tekenen van leven te bedenken die je vanaf de Aarde zou kunnen zien en die niet ook een redelijke niet-levende uitleg hebben. En er zijn zoveel sterren dat het heel lang duurt voor je ze allemaal hebt nagekeken op zo'n teken. Zie //nl.wikipedia.org/wiki/SETI.

[332]

3. Leven op een tienmaal zo grote Aarde

We kennen geen aardse planeten met een diameter die tienmaal zo groot is als die van de Aarde. De enige planeten die we kennen die zo groot zijn zijn joviaanse (Jupiter-achtige) planeten, met een hele dikke en dichte dampkring van duizenden kilometers dik. Als zulke planeten een rotsige kern hebben waar je op zou kunnen staan, dan zouden de druk en temperatuur daar waarschijnlijk veel te hoog zijn voor leven.

Voor gelijke massadichtheden is de zwaartekracht aan het oppervlak van een planeet evenredig met de diameter van de planeet. Dat betekent dat de zwaartekracht aan het oppervlak van een aardse planeet met tienmaal de diameter van de Aarde ongeveer tienmaal zo sterk zou zijn als op Aarde. Levende wezens zouden erg stevig moeten zijn om zulke zwaartekracht te weerstaan. Ik zou denken dat ze dan hele dikke benen zouden moeten hebben en laag zouden moeten zijn.

Een ander resultaat van de sterkere zwaartekracht zou zijn dat de planeet zijn originele dampkring beter zou kunnen vasthouden, net zoals Jupiter, dus zou zo'n planeet waarschijnlijk toch een hele dikke dampkring van waterstof hebben, met een hoge oppervlaktetemperatuur en -druk.

[436]

4. Hoe kunnen wij leven op een andere planeet?

Als je op een andere planeet zoals Venus of Mars buiten wilt leven dan moet je die planeet eerst geschikt maken voor mensen. Een planeet veranderen zodat mensen er op kunnen wonen wordt wel "terravormen" genoemd, of (in het Engels) "terraforming". Dit duurt vele jaren. Sommige planeten kunnen niet geterravormd worden, omdat ze een te dikke dampkring hebben (zoals de Joviaanse planeten) of omdat ze veel te koud zijn (zoals alle planeten die verder van de Zon zijn dan Mars is) of omdat ze veel te heet zijn (zoals Mercurius) of omdat hun zwaartekracht te sterk is zodat je geplet zou worden, of omdat hun zwaartekracht te zwak is zodat de dampkring snel de ruimte in zou lekken (zoals voor de Maan), of omdat belangrijke elementen of mineralen niet dicht bij het oppervlak te vinden zijn die we nodig hebben om zuurstof of water of andere belangrijke materialen van te maken.

Je hoeft je geen zorgen te maken over de effecten van zwaartekracht op Venus of Mars: Op beide planeten weeg je een beetje minder dan op Aarde. Zie vraag 82.

talen: [en] [nl]

//aa.quae.nl/nl/antwoorden/leven.html;
Laatst vernieuwd: 2021-07-19