Planeetvorming: veel eerder dan we dachten

Oké, ga even zitten. Deze vraag ik je.

Wetenschappers hebben bewijs gevonden dat rotsachtige planeten — échte werelden van steen en metaal, misschien zelfs met water — weleens veel eerder kunnen zijn ontstaan dan we ooit hadden gedacht. Ik bedoel, gênant vroeg. We hebben het over slechts 100 miljoen jaar na de oerknal.

Laat dat even bezinken.

Het universum is ongeveer 13,8 miljard jaar oud. Dus als we zeggen dat planeten zich vormden rond die 100 miljoen jaar, dan is dat alsof een baby wordt geboren en leert lopen in de eerste seconden van zijn leven. Cosmisch gezien ging het dus razendsnel.

Waar kwamen de bouwstenelen vandaan?

Hier wordt het verhaal pas echt mooi: de allereerste sterren hebben door hun dood de grondstoffen voor planeten gecreëerd.

Sommige van de vroegste sterren waren enorm — echte reuzen. En toen deze kosmische kolossen stierven, deden ze dat niet rustig. Ze ontploften in spectaculair supernova's en strooiden elementen zoals koolstof, zuurstof en ijzer door het universum.

Die explosies waren de eerste grote bronnen van de "zware elementen" die nodig zijn om planeten te maken. Zie het als kosmisch recyclen op de meest grandiose schaal. De sterren stierven zodat werelden uiteindelijk konden ontstaan.

Dr. Daniel Whalen van de University of Portsmouth verwoordde het treffend: "De bouwstenelen van aardachtige planeten kunnen zich vormen rond laagmassieve, langlevende sterren in het puin van de eerste kosmische explosies, 100 miljoen jaar na de oerknal."

Een bijzonder type explosie, de pair-instability supernova genaamd, is werkelijk verbijsterend. Eén zo'n explosie kan meer dan 100 keer de massa van de zon aan zware elementen uitstoten. Dat is een bijna onvoorstelbare hoeveelheid planeetbouwmateriaal, in één catastrofaal moment de ruimte in geslingerd.

Aardachtige werelden in het vroege universum

Toen onderzoekers computersimulaties draaiden van wat er in die vroege periodes gebeurde, ontdekten ze iets opmerkelijks: draaiende schijven van verrijkt materiaal rond jonge sterren. Deze schijven zijn eigenlijk de geboorteplaatsen van planeetsystemen — precies hetzelfde type structuur waaruit ons eigen zonnestelsel uiteindelijk ontstond.

In één simulatie vonden ze zo'n schijf rond een jonge ster met ongeveer 70% van de massa van onze zon. Binnen die schijf hoopte genoeg vast materiaal op om meerdere aardmassa's aan planetaire bouwstenen te creëren. En hier wordt het spannend: dit materiaal bevond zich op ongeveer dezelfde afstand van zijn ster als de afstand tussen de aarde en de zon.

Dat is geen toeval dat je zomaar wegwuift. Die afstand is precies waar de temperaturen vloeibaar water toestaan — de ideale plek voor potentieel bewoonbare werelden.

De water verrassing

Maar hier werd ik écht door verrast toen ik over dit onderzoek las.

De simulaties toonden aan dat deze vroege schijven aanzienlijke hoeveelheden water bevatten. Niet alleen sporen — échte hoeveelheden. We hebben het over slechts enkele keren minder dan wat beschikbaar was bij de vorming van ons eigen zonnestelsel.

Dit betekent dat de basisbenodigdheden voor bewoonbaarheid niet alleen vroeg in de geschiedenis van het universum aanwezig waren. Ze waren er in betekenisvolle hoeveelheden, op de juiste afstanden van hun sterren, onder de juiste omstandigheden om potentieel leven te kunnen ondersteunen.

We denken dat de aarde veel van zijn water kreeg van materiaal dat overbleef tijdens het planeetvormingsproces. Als deze vroege werelden vergelijkbare omstandigheden hadden, hadden ze een vergelijkbaar pad kunnen volgen.

Wat betekent dit voor het vinden van leven?

Hier begint mijn hoofd flink te draaien. Als rotsachtige planeten en hun ingrediënten zo snel na de oerknal ontstonden, dan ging het raam van mogelijkheden voor leven om ergens in het universum te ontstaan veel eerder open dan we dachten.

Miljarden jaren lang kunnen er werelden hebben bestaan met water, met rotsachtige oppervlakken, met de basischemie die nodig is voor leven om potentieel te ontkiemen. Dat is én opwindend én een beetje dempend.

Natuurlijk betekent "kon zijn ontstaan" niet "is zeker ontstaan" of dat er zeker leven is geëvolueerd. Maar het betekent wel dat de mogelijkheid er was, véél eerder dan we ooit vermoedden.

We zijn eraan gewend om de aarde als relatief oud te beschouwen in kosmische termen — wij vormden ons zo'n 4,5 miljard jaar geleden, terwijl het universum toen al zo'n 9 miljard jaar oud was. Maar dit onderzoek suggereert dat aardachtige werelden konden ontstaan terwijl het universum nog essentially een peuter was.

De grote conclusie

Dit onderzoek breidt ons begrip uit van wanneer en hoe planeetsystemen zich kunnen hebben gevormd. Het suggereert dat het universum in zijn vroege dagen veel productiever was dan we het hebben gegeven.

En eerlijk? Dat vind ik prachtig. Dezelfde kosmische processen die ons thuishaven gaven — de dood van oude sterren, het verspreiden van elementen, het geleidelijke opbouwen van werelden — werkten al bijna vanaf het allereerste begin.

Het recept voor planeten en potentieel leven was geschreven in de eerste hoofdstukken van het universum. We zijn nu pas begonnen met het lezen van die pagina's.