Door Stephen Battersby

VOOR miljarden jaren, de Aarde is op een gevaarlijke reis door de ruimte. Terwijl onze planeet rond de zon draait … maakt het hele zonnestelsel een veel grotere reis … en cirkelt elke 200 miljoen jaar om ons eilanduniversum. Door de schijf van de Melkweg zijn we door briljante spiraalarmen gedreven, hebben we de Stygische duisternis van dichte nevels trotseerd en zijn we getuige geweest van de spectaculaire dood van reuzensterren.veel van deze wonderen kunnen dodelijk zijn geweest, dodelijke straling op het aardoppervlak hebben geregend of enorme raketten op ons pad hebben gegooid. Sommigen hebben misschien delen van het leven uitgeroeid, continenten vernield of de planeet in ijs veranderd. Anderen waren misschien meer goedaardig, misschien zelfs het zaaien van de zaden van het leven.

tot nu toe is dit giswerk. We kunnen ons pad niet volgen door het zwaartekrachtsmelee van de Melkweg, laat staan berekenen welke incidenten ons waar en wanneer overkwamen. De aarde zelf, zijn rotsen die voortdurend worden gerecycled door platentektoniek en worden gemodelleerd door erosie, is opmerkelijk vergeetachtig van eerdere aanvallen vanuit de ruimte.

maar een bewaarplaats van onze kosmische herinneringen kan dichtbij zijn. De aarde en de rotsen van de maan blijven eeuwenlang ongestoord. Diep onder het maanoppervlak kan een archief van de reis van onze planeet liggen. Wat de aarde vergeet, herinnert de maan zich.

lang geleden, in dit sterrenstelsel maar ver, ver weg… zit de hemel vol met heldere sterren en gloeiende nevels, veel dichter dan de tamme hemel van vandaag. Maar deze scène is niet blijvend. Een grote golvende golf van sterren pikt het zonnestelsel op als een stukje flotsam, en veegt het naar de lege Galactische randen, ver van zijn vergeten thuisland.

vandaag reist het zonnestelsel een bijna cirkelvormig pad rond ons melkwegstelsel, waarbij het een constante 30.000 lichtjaren tussen ons en de ziedende galactische kern houdt. We namen ooit aan dat de meeste sterren hun hele leven in zulke rustige banen bleven. Onze rit was misschien spannender. De karakteristieke spiraalarmen van een melkwegstelsel zoals de Melkweg zijn golven van hogere dichtheid, gebieden waar sterren en gas iets dichter bij elkaar staan dan elders in de schijf van ons melkwegstelsel. Hun extra zwaartekracht is normaal gesproken te zwak om het pad van een ster veel te veranderen, maar als de baansnelheid van de ster overeenkomt met de snelheid waarmee de spiraalarm zelf draait, dan heeft de extra kracht meer tijd om van kracht te worden (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol 336, p 785). “Het is als surfers op de oceaan – als ze te langzaam of te snel peddelen, komen ze nergens. Ze moeten de snelheid precies goed aanpassen, dan worden ze meegesleept”, zegt Rok Roskar van de Universiteit van Zürich, Zwitserland.

Roskars simulaties tonen aan dat een geluksster 10.000 lichtjaren of meer op de golf kan rijden. Onze zon kan zo ‘ n surfer zijn. Sommige metingen impliceren dat de zon rijker is aan zware elementen dan de gemiddelde ster in onze buurt, wat suggereert dat hij geboren is in de drukke centrale zone van het melkwegstelsel, waar sterrenwinden en exploderende sterren het kosmische brouwsel meer verrijken dan in de Galactische buitenwijken. De zwaartekracht die het zonnestelsel dan kreeg zou ook kunnen verklaren waarom Sedna, een grote ijsbal in de uiteinden van het zonnestelsel, reist op een raadselachtige, enorm langgerekte Baan (arxiv.org/abs/1108.1570).

Dit is slechts indirect bewijs. Maar we zouden meer directe sporen kunnen vinden van storende gebeurtenissen uit het verre verleden…

de hemel bloeit met schitterende, blauw-witte jonge sterren, waarvan sommige nog steeds in een gaas van het gas waaruit ze zijn gevormd. De helderste schijnt met het licht van 20.000 zonnen, maar zijn schittering is een waarschuwingssignaal. Binnenkort zal de ster exploderen, waardoor de nacht voor enkele weken wordt verbannen. In tegenstelling tot de levengevende warmte van de zon, zal dit licht de dood brengen.in een nabijgelegen spiraalarm van de Melkweg, meer dan 1000 lichtjaar verwijderd van de huidige positie van ons zonnestelsel, ligt de Orionnevel, een geboorteplaats van reuzensterren. Ons zonnestelsel moet soms veel dichter bij zulke sterrenkwekerijen zijn gekomen. Om dat te doen is flirten met een ramp. Een massieve ster verbrandt zijn brandstof snel, en over een paar miljoen jaar kan zijn kern instorten, waardoor de enorme energie van een supernova vrijkomt.

röntgenstralen van een supernova op slechts enkele tientallen lichtjaren afstand kunnen de ozonlaag van de aarde afbreken of vernietigen, waardoor schadelijke ultraviolette stralen van de zon worden toegelaten. Hoog-energetische protonen, of kosmische stralen, zouden de aarde tientallen jaren blijven bombarderen, ozon afbreken, levend weefsel beschadigen en mogelijk wolken zaaien om de klimaatverandering aan te wakkeren. Dergelijke stuiptrekkingen kunnen een aantal van de massa-uitstervingen hebben veroorzaakt die zo wreed de geschiedenis van het leven op aarde benadrukken-misschien zelfs het versnellen van de ondergang van de dinosaurussen 65 miljoen jaar geleden, volgens een theorie geformuleerd in de jaren 1990.

bewijs voor vroegere supernova ‘ s is dun op de grond, hoewel Duitse onderzoekers in 1999 sporen van ijzer-60 vonden in sedimenten in het zuiden van de Stille Oceaan (Physical Review Letters, vol 83, p 18). Deze isotoop, met een halveringstijd van 2,6 miljoen jaar, wordt door geen enkel proces op aarde in significante hoeveelheden gemaakt, maar wordt door supernova ‘ s verdreven. De interpretatie wordt betwist, maar als iron-60 de vuile voetafdruk van een supernova is, suggereert het dat een ster slechts een paar miljoen jaar geleden explodeerde binnen ongeveer 100 lichtjaren van ons.planetaire wetenschapper Ian Crawford van Birkbeck, Universiteit van Londen, suggereert dat we naar de maan kunnen kijken om duidelijk bewijs te vinden van dergelijke astro-catastrofes. “De maan is een gigantische spons die alles opzuigt wat er naar wordt gegooid terwijl we door het melkwegstelsel gaan”, zegt hij. Kosmische stralen van een supernova zullen de maan in ploegen, waardoor sporen van schade in oppervlakte mineralen die zichtbaar zullen zijn onder een microscoop en kloppen atomen op het punt om exotische isotopen zoals krypton-83 en xenon-126 te creëren.”The moon is a giant spons soaking up everything throwing at it as we go around the galaxy ” hoewel de maanbodem duurzaam is, zou een constante regen van kosmische stralen gedurende miljarden jaren records van afzonderlijke gebeurtenissen verdoezelen, zelfs die zo extreem als een nabije supernova. Crawford, samen met Katherine Joy van het Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas, en collega ‘ s, denkt dat de truc zal zijn om te zoeken naar die relatief zeldzame sites met een opeenvolging van lavastromen. Wanneer gesmolten gesteente op het oppervlak sijpelt en afkoelt, begint het sporen van kosmische straling te verzamelen. ; als het dan bedekt is, behoudt het een ongerept verslag van de tijd dat het werd blootgesteld. Lavastromen kunnen precies worden gedateerd door het meten van de vervalproducten van radioactieve elementen in hen (Aarde, Maan en planeten, vol 107, p 75).

ruimtevaartuigen hebben al veel verleidelijke lavastromen op de maan gezien. Tot nu toe dateren ze allemaal meer dan een miljard jaar terug, naar een tijd toen de maan warmer was en dus meer vulkanisch actief. Crawford hoopt kleinere, recentere lava stapels te vinden, of lagen gesteente gesmolten door grote inslagen. Er kunnen gegevens van supernova ‘ s in zitten die we kunnen vergelijken met fossielen van de aarde om te zien of ze overeenkomen met een massa-uitsterving. Veel meer oude rotsen zouden ons kunnen vertellen of supernova ‘ s in de buurt in het verleden vaker voorkwamen – misschien een teken dat we ooit door de dichtere, meer bewogen innerlijke uithoeken van de Melkweg reisden.

en de maan kan andere herinneringen bevatten …

de duisternis komt eraan. Het begint met een klein stukje sterloos zwart, maar groeit langzaam tot het uit de lucht verdwijnt. Een half miljoen jaar lang is de zon de enige zichtbare ster. Terwijl buitenaards stof en gas naar beneden regent en onze atmosfeer doordringt, is de aarde gehuld in witte wolken en vastgepakt met ijs; een bleke spiegel voor de donkere kosmische wolkenbank daarboven.

interstellair gas doordringt de Melkweg, maar niet gelijkmatig. Het zonnestelsel bewoont nu een ongewoon lege ruimte, de lokale bubbel, met slechts één waterstofatoom per vijf kubieke centimeter ruimte. In het verleden moeten we door veel dichtere gaswolken zijn afgedreven, waaronder enkele meer dan 100 lichtjaren in hun koude en donkere interieurs vormt waterstof zich tot moleculen.

in dergelijke nevels kan de aarde verkouden zijn. Meestal wordt het binnenste van het zonnestelsel beschermd tegen harde interstellaire straling door de zonnewind, een stroom van geladen deeltjes die diep de ruimte in stroomt en een enorm elektromagnetisch Schild vormt, de heliosfeer. Als het interstellair gas dichter wordt, kan de zonnewind niet zo ver duwen, en krimpt de heliosfeer. Boven een dichtheid van ongeveer 1000 moleculen per kubieke centimeter, zal het samentrekken binnen de baan van de aarde. Dat kan elke paar honderd miljoen jaar gebeuren.

de accumulatie van waterstof in de hoge atmosfeer van de aarde zou zijn chemie veranderen, waardoor een reflecterende wolkenlaag ontstaat, terwijl stof het schaduweffect van sulfaataërosolen van vulkaanuitbarstingen zou kunnen nabootsen. Alex Pavlov van de Universiteit van Colorado, Boulder, zegt dat het stof alleen al een wereldwijde ijstijd kan veroorzaken, of “sneeuwbal aarde” (Geophysical Research Letters, vol 32, p L03705).

we weten dat de aarde zo ‘ n 650 en 700 miljoen jaar geleden te lijden heeft gehad, waaronder grote koude rillingen. Hun zaak blijft onduidelijk. Het kan de verwering van Bergen zijn geweest die kooldioxide uit de lucht trok, of vulkaanuitbarstingen, of veranderingen in de baan van de aarde rond de zon – of een zwarte wolk in de ruimte.

dan kunnen wolken een betere invloed hebben gehad op de aarde. William Napier van de Universiteit van Buckingham in het Verenigd Koninkrijk heeft gesuggereerd dat ze posts for life zouden kunnen zijn, micro-organismen beschermen tegen kosmische stralen en ze besprenkelen op elke ontvankelijke planeet terwijl deze doorloopt (International Journal of Astrobiology, vol 6, p 223).

de maan kon ons weer het verhaal van de aarde vertellen. Daarboven zou buitenaards stof zich hebben vermengd met de maanbodem. Het zou een kenmerkende chemische signatuur hebben, met hoge niveaus van uranium-235 en andere isotopen die worden gegenereerd in supernova ‘ s en verspreid door de ruimte. Idealiter zou het stof onder een handige lavastroom liggen.

daar komen zal niet gemakkelijk zijn. “We moeten misschien een boor laten zinken in een gebied waarvan bekend is dat er veel lavastromen zijn”, zegt Joy. Het opzetten van een booreiland op de maan is buiten onze huidige mogelijkheden, maar Joy wijst erop dat lava lagen worden blootgesteld in sommige impact kraterwanden en lange groeven op het maanoppervlak genaamd rilles. Een robotsonde kan door een kraterwand abseilen en ingesloten grond uit de lavastromen halen, stelt Crawford voor.

die bodem kan ook minerale fragmenten bevatten die een ander hoofdstuk in Earth ‘ s odyssey – a story of rocks and wreckage beschrijven.

de zwakke rode ster lijkt in het begin ongevaarlijk, een nauwelijks waarneembaar stipje dat 10.000 andere lichtpunten overschaduwt. Maar het groeit. In slechts een paar duizend jaar wordt het de helderste ster aan de hemel. In de Oortwolk ver voorbij Pluto, beginnen gigantische ballen van ijs en rots af te wijken van hun subtiel evenwichtige banen en bewegen zich naar de zon toe. Binnenkort wemelt de hemel van kometen – slechte voortekenen voor de aarde.

het ontpit oppervlak van de maan registreert eonen van bombardementen. Apollo-astronauten vonden veel monsters van oud gesmolten gesteente, waaruit bleek dat ongeveer 4 miljard jaar geleden het binnenste zonnestelsel werd bekogeld met enorme lichamen.

Dit” late zware bombardement ” is vermoedelijk veroorzaakt door bewegingen van de buitenplaneten Uranus en Neptunus die asteroïden in de Kuipergordel verstoren, waar Pluto verblijft. Incidenten in onze galactische Odyssee zouden andere stormen van kometen en asteroïden hebben ontketend. Passerende sterren of stofwolken kunnen een eenmalige piek hebben veroorzaakt in het bombardement. Een regelmatiger patroon van nieuwe kratervorming kan wijzen op een herhaalde ontmoeting op ons pad rond het melkwegstelsel – die door een bijzonder dichte en onveranderlijke spiraalarm gaat, bijvoorbeeld.

om erachter te komen moeten we verschillende oppervlakken bezoeken, kleine Steenmonsters nemen om hun leeftijd vast te stellen, en vervolgens een zorgvuldige telling van kraters maken om te zien hoe de impact heeft gefluctueerd. Begraven grond kan helpen, zegt Joy. “We zouden fragmenten kunnen vinden die ons zouden vertellen wat voor soort asteroïden of kometen de maan raakten.”

op dit moment kunnen we alleen maar kijken naar het ruwe gezicht van onze oude metgezel en ons afvragen welke verhalen het te vertellen heeft. Als ‘ s werelds ruimtevaartorganisaties vasthouden aan hun huidige plannen, zoals beschreven in de 2011 Global Exploration Roadmap, “zou het mogelijk moeten zijn om toegang te krijgen tot oude afzettingen binnen een paar decennia,” zegt Crawford. Dan kunnen we misschien beginnen met het schrijven van de definitieve versie van de epische Odyssee van de aarde.

meer over deze onderwerpen:

• zonnestelsel