Als de exoplaneet Gliese 581 g het uiterlijk heeft van een enorme oogbal, is de kans dat er leven voorkomt het grootst. Dat zegt een Amerikaanse geofysicus die allerlei klimaatscenario’s bedacht voor deze verre wereld.

Toegegeven, het is wat vroeg om te speculeren over het klimaat op Gliese 581 g. Op het moment wordt er nog gesteggeld over de vraag of de planeet, die om de rode dwerg Gliese 581 zou cirkelen, überhaupt wel bestaat. Maar: áls hij bestaat, bevindt hij zich in de zogenoemde ‘bewoonbare zone’. Dat wil zeggen: de afstand tussen de planeet en de bijbehorende ster is zodanig, dat de temperatuur vloeibaar water mogelijk maakt. En dat roept natuurlijk de vraag op of er misschien leven kan voorkomen.

Geofysicus Raymond Pierrehumbert van de Universiteit van Chicago besloot daarom zes mogelijkheden voor het klimaat van Gliese 581 g op een rijtje te zetten. Belangrijk is hierbij de aanname dat de planeet altijd met dezelfde kant naar zijn ster toegekeerd is. (Een verschijnsel dat we kennen van onze eigen maan: daar zien we vanaf de aarde ook altijd dezelfde helft van.) Het gedeelte van het planeetopperlvlak dat zich daarbij het dichtste bij de bijbehorende ster bevindt, heet het ‘substellaire punt’. De mogelijkheden, volgens Pierrehumbert:

1) Rotsachtig oppervlak zonder atmosfeer. Bij dit eerste scenario heerst er rond het substellaire punt een temperatuur van bijna 60 graden Celsius, maar aan de donkere kant is het bitter koud: zo’n 210 graden onder nul. “Door het ontbreken van een atmosfeer kookt al het water weg op de gedeeltes van de planeet die warm zijn, en condenseert het als rijp op de koude gedeeltes”, laat Pierrehumbert per mail weten. “Er is een klein kansje dat er vochtige plekken bestaan aan de grens van de ‘rijpzone’, maar of je die mag betitelen als bewoonbare plekken voor traditioneel leven? Daarover verschillen de meningen.”

2) Droog, rotsachtig oppervlak met stikstofatmosfeer. Een atmosfeer van puur stikstof zorgt ervoor dat de temperatuurverschillen veel minder groot worden dat bij het bovenstaande scenario. Daarbij geldt dat hoe hoger de luchtdruk is, hoe kleiner het verschil wordt. Gaan we uit van een luchtdruk vergelijkbaar met die van de aarde (100.000 pascal), dan is het verschil tussen het substellaire punt en de nachtkant van de planeet nog maar 48 graden. Bij dit scenario is het wel op de hele planeet ‘frisjes’; zelfs bij het substellaire punt blijft de temperatuur enkele graden onder het vriespunt van water. “Hierdoor is de planeet bij dit scenario nog minder bewoonbaar dan wanneer hij helemaal geen atmosfeer zou hebben”, zegt Pierrehumbert.

3) IJsbal met stikstof- en waterdampatmosfeer. Bij dit scenario bestaat de planeet vrijwel geheel uit water en is hij omringd door een atmosfeer die stikstof en waterdamp bevat. De waterdamp zorgt voor een broeikaseffect, dat de temperatuur verhoogt. Onder bepaalde atmosferische omstandigheden is het mogelijk dat ofwel het oppervlak van de planeet niet geheel bevroren is, ofwel dat het ijslaagje erg dun is. Pierrehumbert: “In dat laatste geval zou je een vloeibare oceaan hebben, waarbij sterrenlicht door het ijs schijnt. Dat levert genoeg energie op om bepaalde vormen van fotosynthese te laten werken.” Maar, zo geeft Pierrehumbert toe in zijn artikel: “Er is niet veel voor nodig om de dunne-ijs-oplossing van dit scenario onmogelijk te maken.”

4) Droog, rotsachtig oppervlak met zware koolstofdioxideatmosfeer. Onder deze omstandigheden lijkt Gliese 581g op onze planeet Venus: de temperatuur is overal hetzelfde en behoorlijk hoog. Pierrehumbert noemt waardes variërend van 167 tot 350 graden Celsius, afhankelijk van de heersende luchtdruk. “Dat is te heet voor biologische moleculen zoals wij die kennen”, aldus de wetenschapper.

5) Oppervlak met oceanen, met zware koolstofdioxideatmosfeer. Door de aanwezigheid van oceanen zal de atmosfeer in dit geval niet alleen koolstofdioxide, maar ook waterdamp bevatten. Dat leidt tot nóg hogere temperaturen dan in het vorige scenario en dus tot een wereld die nóg minder levensvatbaar is.

6) Oppervlak met oceanen, atmosfeer met 20 procent koolstofdioxide. Deze versie van Gliese 581g leidt tot een interessante wereld: een ‘oogbal-aarde’, zoals Pierrehumbert het noemt. Hierbij is de planeet voor een groot deel met ijs overdekt, maar rond het substellaire punt zit een cirkelvormige, vloeibare oceaan, als de iris in een oogbal. Deze oceaan lijkt op plaatjes misschien niet zo groot, maar het oppervlak ervan is toch half zo groot als alle oceanen op aarde bij elkaar. De hoogste temperatuur is hier iets onder de 40 graden Celsius. Pierrehumbert noemt dit scenario op de site van New Scientist “het meest bewoonbare geval”.

Kortom: er zijn scenario’s denkbaar waarbij Gliese 581 b leven kan bevatten. Nu is het dus voorlopig nog even de vraag of de planeet in kwestie daadwerkelijk bestaat, en zo ja, of toekomstige waarnemingen de meer ‘levensvatbare’ scenario’s toelaten. Maar goed, ook als dat niet zo is: er zijn inmiddels meer dan vijfhonderd planeten buiten ons zonnestelsel gevonden en daar komen er steeds meer bij. Wie weet zit daar op een gegeven moment wél een ‘oogbalwereld’ tussen.

Bronnen: Astrophysical Journal Letters (PDF), New Scientist

Beeld: L. Calçada/ESO