Er is iets ongelooflijks gebeurd in de geschiedenis van ons zonnestelsel

Er is iets ongelooflijks gebeurd in de geschiedenis van ons zonnestelsel Zo’n tienduizend jaar lang kampeerde onze planeet mogelijk in de open lucht, in de interstellaire ruimte. Sterrenkundige Merav Opher levert daar bewijs voor. “De eerste miljoen jaar blijft het ruimteweer nog rustig, maar daarna komt ons zonnestelsel een koudefront tegemoet, waartegen de zon niet opgewassen zal blijken.

Geen enkele planeet ontspringt de dans en uiteindelijk krijgt ook de aarde een flinke hoeveelheid interstellaire neerslag te verwerken. Houd dus rekening met verhoogde kosmische straling en als het een beetje tegenzit een extra ijstijd. Eén troost: het duurt maar tienduizend jaar.



” Zo zou het weerpraatje op tv kunnen luiden als aardbewoners het wat ruimte en tijd betreft allemaal wat groter zouden zien. Voor hen zou het zonnestelsel dan aanvoelen als een huis dat meestal goed beschermt tegen de elementen, maar waar soms tocht door de kieren komt of zelfs de ramen van openwaaien. Dat laatste is al minstens één keer gebeurd, zegt Merav Opher, hoogleraar sterrenkunde aan Boston University.

Twee tot drie miljoen jaar geleden lijkt het zonnestelsel in botsing te zijn gekomen met een wolk van koud interstellair gas. Die klap werd opgevangen door de heliosfeer. Dat is een gebied dat de zon en ons zonnestelsel omringt en gevuld is met deeltjes en magneetvelden die van de zon komen.

Het beschermt normaal gesproken de planeten tegen kosmische straling uit de interstellaire ruimte, maar door de ontmoeting met de wolk kromp het ineen tot binnen zelfs de kleinste planeetbaan, die van Mercurius. Met andere woorden: zo’n tienduizend jaar lang kampeerden de planeten als het ware regelmatig in de open lucht, in de interstellaire ruimte. In zijn baan om de zon kwam atmosfeer van de aarde telkens weer in contact met het materiaal in de koude wolk zelf, terwijl de hoeveelheid kosmische straling verviervoudigde.

En dat heeft er op het aardoppervlak mogelijk flink ingehakt. Maar hoe precies, daar heeft Opher nog maar een heel voorlopig beeld van. “Bijna niemand heeft hier tot nu toe over nagedacht.

Het zat tussen wetenschappelijke disciplines in.” Klimatologen en biologen moeten wat Opher betreft aan de slag om te bedenken en te berekenen wat de effecten allemaal zouden kunnen zijn. Maar dat doen ze natuurlijk alleen als ze aannemelijk maakt dat de aarde inderdaad zo’n onbeschermde periode heeft meegemaakt.

Dat denkt Opher aangetoond te hebben. In een artikel in het vakblad Nature Astronomy eerder dit jaar baseert ze dat op twee dingen. Allereerst is er een berekening van de positie en koers van een sliert koude gaswolken in de omgeving van de zon, officieel het Lokale Koudewolkenlint.

De oorsprong daarvan is onbekend. Maar wel is duidelijk dat het zonnestelsel een ervan, de zogenoemde Lynx Koude Wolk - genoemd naar het sterrenbeeld waar hij te vinden is - doorkruist kan hebben. Het tweede argument is het voorkomen van een aantal bijzondere atomen op aarde.

Het zijn vormen – isotopen – van ijzer en plutonium met een bepaald gewicht, ijzer-60 en plutonium-244, die niet in de fusiereactor in de kern van de zon zijn gemaakt en dus ook niet in het materiaal zaten waaruit de aarde is opgebouwd. De enige bekende manier om deze atomen te maken, is te vinden buiten het zonnestelsel, in de kern van veel grotere sterren. Zware sterren kunnen ontploffen en daarbij veel van hun materiaal, waaronder het bijzondere ijzer en plutonium, de ruimte inschieten.

Er heeft dus zo’n enorme explosie, een supernova, in de buurt van de aarde plaatsgevonden, concludeerden astronomen eerder uit de vondst van die atomen op aarde. Maar volgens Opher is dat niet de enige verklaring, en zelfs niet zo’n heel goede. “Het probleem met dat scenario is dat het nauw luistert waar die supernova ontplofte.

Het mag niet te dichtbij zijn, want dan krijg je een massa-uitsterving, en die was er toen niet. En het mag niet te ver weg zijn, want dan krijg je die atomen niet bij de aarde.” Het kan natuurlijk toevallig zo gegaan zijn.

Maar Opher vindt een andere verklaring aannemelijker: supernova-explosies op allerlei momenten en op allerlei afstanden hebben de interstellaire ruimte rond het zonnestelsel als het ware met die ijzer- en plutoniumatomen vervuild. Inclusief koude gaswolken. Dus die atomen kunnen, redeneert ze, ook op aarde terecht zijn gekomen doordat het zonnestelsel op een kwaad moment door zo’n wolk heen zeilde.

Wanneer dat was, is af te leiden uit de diepte van de aardlagen waarin de ijzer-60 en plutonium-244 zijn gevonden. Het antwoord: 1,7 tot 3,2 miljoen jaar geleden. En dat, zegt Opher, klopt wel heel mooi met de door haar berekende ontmoeting van het zonnestelsel met de Lynx-wolk.

Die botsing had verstrekkende gevolgen, doordat die koude wolk een relatief grote dichtheid heeft. Vergeleken met de aardse atmosfeer is het minder dan niets, het gaat om maar zo’n 3000 atomen en moleculen, voornamelijk waterstof, per kubieke centimeter. Maar dat is nog altijd zo’n 15.

000 keer meer dan de normale dichtheid van het interstellaire gas. Dat laatste is waar de zon normaal gesproken mee te doen heeft en is de reden dat de beschermende schil om het zonnestelsel momenteel zo ruim om alle planeten heen zit. De zonnewind, een stroom geladen deeltjes die van het oppervlak vertrekt en het hele zonnestelsel doorreist, komt dat interstellaire gas tegen, en wordt erdoor afgeremd.

De deeltjes komen tot stilstand op een afstand die 130 keer zo groot is als die tussen de aarde en de zon en vormen daar de barrière voor deeltjes van daarbuiten, zoals interstellair gas en kosmische straling. Toen het gas dat de zonnewind tegenkwam opeens een grotere dichtheid kreeg, door het arriveren van de koude wolk, werden de zonnedeeltjes krachtiger afgeremd. Ze kwamen eerder tot stilstand, de afscheiding kwam dus veel dichter bij de zon te liggen: de heliosfeer rond de zon slonk.

Volgens Ophers berekeningen werd de afmeting ervan uiteindelijk maar een vijfde van de afstand aarde-zon. En kwam de aarde er dus buiten te liggen. Over de gevolgen die dat had, is nog veel onzeker.

Een belangrijke factor, zegt Opher, kan de waterstof zijn waaruit de wolk bestaat. Dat lichte gas komt in de atmosfeer van de aarde normaal gesproken nauwelijks voor, maar tijdens de ontmoeting met een koude wolk staat die ermee in direct contact. Opher: “Er zijn simpele modellen uit de jaren zeventig die zeggen dat als je meer waterstof in de atmosfeer krijgt, er chemische processen veranderen en je in de middelste lagen, tussen de 50 en 100 kilometer hoogte, minder ozon krijgt en lagere temperaturen.

Dat levert wereldwijd ijswolken op, die zonlicht terugkaatsen de ruimte in. Ze voorspelden dat de temperatuur op de grond daardoor een paar graden zou dalen. Maar dat werk was nog heel rudimentair, ik probeer dat nu met mijn onderzoeksgroep over te doen en met betere middelen te berekenen of dat inderdaad zo is.

” Een ander effect kan zijn dat tijdelijk meer kosmische straling de aarde kon bereiken, die schadelijk is voor levensvormen. “De heliosfeer schermt nu 75 procent af”, zegt Opher. “De hoeveelheid straling werd dus veel groter en we willen schatten hoeveel dan wel.

Om te zien of dat een effect heeft gehad op het leven op aarde.” Tot die berekeningen er zijn, is Opher voorzichtig met het schetsen van de gevolgen voor dat leven. Hoewel ze het in haar artikel toch niet kan laten om erop te wijzen dat het net ook een kleine drie miljoen jaar geleden is dat in Afrika de moderne mens opdook, een stap in de evolutie die in gang zou kunnen zijn gezet door klimaatverandering.

“Maar dat is allemaal wel speculatief”, haast ze zich te zeggen. “Het is een nieuw onderzoeksterrein.” Dat er met een klap een eind werd gemaakt aan de heerschappij van de dinosauriërs op aarde, is inmiddels 66 miljoen jaar geleden.

En toch kunnen wetenschappers precies vertellen in welke jaargetijde dat gebeurde..