Waarom slechts een klein aantal planeten geschikt is voor leven

Een internationaal team van astronomen, waaronder dr. Rob Spaargaren van de Rijksuniversiteit Groningen heeft aangetoond waarom slechts een klein aantal planeten aan de chemische vereisten voor leven voldoet – en waarom de aarde zo gelukkig is. Hun bevindingen kunnen gevolgen hebben voor de zoektocht naar leven elders in het universum.

FSE Science Newsroom | Tekst ETH Zürich

Om leven op een planeet te laten ontstaan zijn bepaalde chemische elementen in voldoende hoeveelheden nodig. Fosfor en stikstof zijn essentieel. Fosfor is van vitaal belang voor de vorming van DNA en RNA, die genetische informatie opslaan en doorgeven, en voor de energiebalans van cellen. Stikstof is een essentieel onderdeel van eiwitten, die nodig zijn voor de vorming, structuur en functie van cellen. Zonder deze twee elementen kan er geen leven ontstaan uit levenloze materie.

Een studie onder leiding van Craig Walton, postdoc aan het Centre for Origin and Prevalence of Life aan de ETH Zürich (Zwitserland), en ETH-professor Maria Schönbächler heeft nu aangetoond dat er voldoende fosfor en stikstof aanwezig moet zijn wanneer de kern van een planeet wordt gevormd. ‘Tijdens de vorming van de kern van een planeet moet er precies de juiste hoeveelheid zuurstof aanwezig zijn, zodat fosfor en stikstof aan het oppervlak van de planeet kunnen blijven’, legt Walton uit. Dit was het geval met de aarde ongeveer 4,6 miljard jaar geleden – een chemisch gelukje. Deze bevinding kan van invloed zijn op de manier waarop wetenschappers naar leven elders in het universum zoeken.

Een kosmische roulette

Wanneer planeten ontstaan, ontwikkelen ze zich aanvankelijk uit gesmolten gesteente. Tijdens dit proces vindt een sorteerproces plaats: zware metalen zoals ijzer zinken naar beneden en vormen de kern, terwijl lichtere metalen de mantel en later de korst vormen.

Als er tijdens de vorming van de kern te weinig zuurstof aanwezig is, zal fosfor samensmelten met zware metalen zoals ijzer en naar de kern verplaatsen. Dit element is dan niet langer beschikbaar voor de ontwikkeling van leven. Aan de andere kant leidt te veel zuurstof tijdens de kernvorming ertoe dat fosfor in de mantel achterblijft, terwijl stikstof eerder in de atmosfeer ontsnapt en verloren gaat.

Chemische Goudhaartje-zone

Walton en zijn coauteurs hebben door middel van talrijke modellen aangetoond dat alleen in een uitzonderlijk smal bereik van gemiddelde zuurstofomstandigheden – bekend als een chemische Goudhaartje-zone – zowel fosfor als stikstof in voldoende hoeveelheden in de mantel achterblijven. De aarde bevindt zich precies in die zone.

De nieuwe bevindingen kunnen de manier waarop wetenschappers naar leven elders in het universum zoeken veranderen. Tot nu toe lag de focus vooral op de vraag of een planeet water bezat. Volgens Walton en Schönbächler schiet dit echter tekort.

De hoeveelheid zuurstof die tijdens de vorming van een planeet beschikbaar is, kan betekenen dat veel planeten vanaf het begin chemisch ongeschikt zijn voor leven, zelfs als er water aanwezig is en ze verder de juiste omstandigheden voor leven lijken te hebben.

De zoektocht naar vergelijkbare zonnestelsels

Astronomen kunnen deze chemische voorwaarden voor leven indirect meten door andere zonnestelsels te observeren met behulp van grote telescopen. De hoeveelheid zuurstof die in een zonnestelsel aanwezig is hangt af van de chemische samenstelling van de moederster. De chemische samenstelling van de ster bepaalt het hele planetenstelsel eromheen, aangezien planeten voornamelijk bestaan uit hetzelfde materiaal als hun moederster.

Zonnestelsels die qua chemische samenstelling aanzienlijk verschillen van het onze zijn daarom geen goede plekken om elders in het universum naar leven te zoeken. 'Dit maakt het zoeken naar leven op andere planeten een stuk specifieker. We moeten zoeken naar zonnestelsels met sterren die lijken op onze eigen zon,' concludeert Walton.

Referentie: Walton CR, Rogers LK, Bonsor A, Spaargaren R, Shorttle O, Schönbächler M: The chemical habitability of Earth and rocky planets prescribed by core formation, Nature Astronomy, 9 februari 2026