Uitgeverij Weegbree

Voorwaarden voor leven op aarde

Dat zich op onze planeet leven kon ontwikkelen, heeft met vier belangrijke kenmerken te maken. In de eerste plaats heeft de aarde de juiste locatie en tevens de juiste samenstelling. Bovendien beschikt de aarde over een maan en ten slotte hebben allerlei gebeurtenissen op de juiste momenten plaatsgevonden.

De juiste locatie

Algemeen wordt aangenomen dat er ongeveer 13,75 miljard geleden een big bang of oerknal plaatsvond waardoor het heelal ontstond. Dat deze oerknal heeft plaatsgevonden, is onder andere af te leiden uit de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Na de oerknal heeft het nog ongeveer 9 miljard jaar geduurd voor ons zonnestelsel ontstond uit de zogenoemde Zonnenevel. De aarde kwam in een baan rond de zon terecht op de juiste afstand van deze zon.
Als de aarde 5% dichter bij de zon zou hebben gestaan, zou de aarde niet in staat zijn geweest het water vast te houden. Als de aarde 15% verder van de zon zou hebben gestaan, was ze nu een grote bevroren woestenij geweest.

De juiste samenstelling

De aarde is een planeet met een kern die voornamelijk uit ijzer en nikkel bestaat. Voor een groot deel is deze massa vloeibaar. Omdat de aarde om haar as draait, draait deze vloeibare massa rond de vaste kern en dit levert een magnetisch veld op dat tot zo’n 60.000 kilometer buiten de atmosfeer van de aarde alle elektrisch geladen deeltjes beïnvloedt. Dit heeft belangrijke gevolgen voor de samenstelling van de atmosfeer van de aarde, het zorgt er bijvoorbeeld voor dat we tegen kosmische straling worden beschermd.

De aarde heeft een maan

Toen de aarde ongeveer tien miljoen jaar oud was, is er een projectiel ter grote van Mars op de aarde ingeslagen en weer – samen met elementen van de aardmantel – de ruimte in geslingerd. Hieruit is onze maan ontstaan. Als gevolg van de inslag is de aardas uit het lood geslagen, de aardas maakt nu met het baanvlak van de aarde een hoek van 23,5 graden. Dit is belangrijk, omdat deze afwijking verantwoordelijk is voor het ontstaan van de vier seizoenen. Onze maan is bovendien relatief groot en dat zorgt ervoor dat de maan een stabiliserende invloed heeft op de aarde. Zonder de maan zou de aarde wankelend rondtollen. Dit zou grote gevolgen hebben gehad voor het klimaat – en daarmee de mogelijkheid van succesvolle ontwikkeling van het leven – op aarde.

Overigens ontsnapt de maan langzaam maar zeker – met 3,75 cm per jaar – aan de greep van de aarde. Over twee miljard jaar zal de maan haar eigen weg gaan en de aarde niet langer in evenwicht houden.

Timing

De geschiedenis van de aarde is er een met duizenden inslagen van meteorieten en andere hemellichamen, die er uiteindelijk voor gezorgd hebben dat onze atmosfeer van de juiste scheikundige elementen werd voorzien om het leven zoals wij dat kennen, mogelijk te maken. Timing was daarbij ongelooflijk belangrijk. Elke grote inslag had gevolgen voor de samenstelling van de atmosfeer omdat er telkens andere chemische elementen werden gevormd of op een bepaalde manier reageerden onder veranderende temperaturen en druk. Ook de aanwezigheid van de enorme hoeveelheid water op onze blauwe planeet was niet mogelijk geweest zonder de inslagen van ijsmeteorieten. Bovendien moest er zo nu en dan ‘schoon schip’ gemaakt worden. Als de dinosauriërs bijvoorbeeld niet waren uitgestorven, zou de ontwikkeling van het leven heel anders zijn gelopen. Timing en de volgorde van dergelijke grote gebeurtenissen hebben samen geleid tot de ontwikkeling van het leven op aarde zoals wij dat tegenwoordig kennen.

Oersoep

In 1953 deden Stanley Miller en Harold Urey een experiment waarmee zij aantoonden dat complexe aminozuren – de bouwstenen voor leven – konden ontstaan uit een mengsel van chemische elementen als zij werden blootgesteld aan elektrische ontladingen. In die tijd ging men er nog vanuit dat de atmosfeer van de jonge aarde uit een mengsel van methaan, ammoniak, waterdamp en diwaterstof bestond. Hoewel men tegenwoordig weet dat de samenstelling anders was en de theorie van Miller en Urey dus achterhaald is, laat het experiment wel zien dat het mogelijk is aminozuren te maken uit simpele basisingrediënten.

Het idee is dat de energie die vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, onweer en ultraviolette straling op bepaalde plekken – bijvoorbeeld heetwaterbronnen op de bodem van de oceaan of onderwatervulkanen – reacties in werking zette waarbij eenvoudige moleculen werden omgezet in complexe aminozuren.

RNA

De grote vraag blijft echter hoe aminozuren zich hebben kunnen organiseren in complexe eenheden die zichzelf in stand houden én zich kunnen reproduceren.

Een interessante theorie op dat vlak is dat een van de aminozuren die zo ontstonden een katalysator was – een stof die chemische reacties op gang brengt en versnelt zonder zelf mee te reageren – voor de reactie waarbij het zichzelf produceerde. Dus dat katalysator A ervoor zorgt dat B en C samen reageren waarbij als product katalysator A ontstaat. Eén van de kandidaat moleculen die hiervoor in aanmerking komen, is het RNA-molecuul. RNA speelt een belangrijke rol bij celdeling. 
In de afgelopen jaren is RNA ook sterk in de belangstelling gekomen in verband met het produceren van Coronavaccins. 

Is er leven op Pluto?

Als we kijken naar de omstandigheden die ertoe hebben geleid dat het leven op aarde zich op een bepaalde manier heeft kunnen ontwikkelen, is een logische vraag of zich elders in het heelal ook leven ontwikkeld heeft. Daar ga ik in dit artikel nader op in.