Als mensen gedwongen werden de aarde te verlaten, waar is dan de op één na beste plek in ons zonnestelsel om te leven? Een studie van de Universiteit van Puerto Rico in Arecibo heeft een kwantitatieve evaluatie van de bewoonbaarheid opgeleverd om de potentiële habitats in ons zonnestelsel te identificeren. Professor Abel Mendez, die de studie produceerde, keek ook naar hoe de bewoonbaarheid van de aarde in het verleden is veranderd en ontdekte dat sommige periodes zelfs beter waren dan vandaag.
Mendez ontwikkelde een kwantitatieve bewoonbaarheidstheorie om de huidige toestand van de bewoonbaarheid op het land te beoordelen en om een basis vast te stellen voor relevante vergelijkingen met eerdere of toekomstige klimaatscenario's en andere planetaire lichamen, waaronder planeten buiten het zonnestelsel.
'Het is verrassend dat er geen overeenstemming bestaat over een kwantitatieve definitie van bewoonbaarheid', zegt Mendez, een biofysicus. “Er zijn sinds de jaren 70 beproefde maatstaven voor bewoonbaarheid in de ecologie, maar slechts enkele recente studies hebben betere alternatieven voorgesteld voor het gebied van de astrobiologie, dat meer gericht is op het microbiële leven. Geen van de bestaande alternatieven op het gebied van ecologie en astrobiologie heeft echter een praktische benadering op planetaire schaal aangetoond. ”
Zijn theorie is gebaseerd op twee biofysische parameters: de bewoonbaarheid (H), als relatieve maatstaf voor het levenspotentieel van een omgeving, of habitatkwaliteit, en de bewoning (M), als een relatieve maatstaf voor biologische dichtheid of bewoning. Binnen de parameters zijn fysiologische en omgevingsvariabelen die kunnen worden gebruikt om voorspellingen te doen over de verspreiding en de overvloed aan potentieel voedsel (zowel plantaardig als microbieel leven), milieu en weer.
De afbeelding hierboven toont een vergelijking van de potentiële bewoonbare ruimte die beschikbaar is op aarde, Mars, Europa, Titan en Enceladus. De groene bollen vertegenwoordigen het wereldwijde volume met de juiste fysieke omgeving voor de meeste terrestrische micro-organismen. Op aarde omvat de biosfeer delen van de atmosfeer, oceanen en ondergrond (hier is een biosfeerdefinitie). De potentiële globale habitats van de andere planetaire lichamen bevinden zich diep onder hun oppervlak.
Enceladus heeft het kleinste volume maar de hoogste verhouding tussen leefgebied en planeet, gevolgd door Europa. Verrassend genoeg heeft Enceladus ook de hoogste gemiddelde bewoonbaarheid in het zonnestelsel, ook al is het verder van de zon en de aarde verwijderd, waardoor het moeilijker wordt om er te komen. Mendez zei dat Mars en Europa het beste compromis zouden zijn tussen levenspotentieel en toegankelijkheid.
"Er zijn verschillende planetaire modellen gebruikt om de bewoonbaarheid van Mars, Venus, Europa, Titan en Enceladus te berekenen en te vergelijken", zei Mendez. “Interessant genoeg was Enceladus het object met de hoogste ondergrondse bewoonbaarheid in het zonnestelsel, maar te diep voor directe verkenning. Mars en Europa waren het beste compromis tussen bewoonbaarheid en toegankelijkheid. Daarnaast is het ook mogelijk om de wereldwijde bewoonbaarheid van elke gedetecteerde buitenaardse planeet in de toekomst te evalueren. Verdere studies zullen de definitie van bewoonbaarheid uitbreiden met andere omgevingsvariabelen zoals licht, kooldioxide, zuurstof en nutriëntenconcentraties. Dit zal helpen de modellen uit te breiden, vooral op lokale schaal, en dus de toepassing ervan te verbeteren bij het beoordelen van bewoonbare zones op aarde en daarbuiten. ”
Studies over de effecten van klimaatverandering op het leven zijn interessant wanneer ze op de aarde zelf worden toegepast. "De biofysische kwantiteit Standard Primary Habitability (SPH) werd gedefinieerd als een basis voor vergelijking van de wereldwijde bewoonbaarheid van het oppervlak voor primaire producenten," zei Mendez. “De SPH is altijd een bovengrens voor de bewoonbaarheid van een planeet, maar andere factoren kunnen ertoe bijdragen de waarde ervan te verlagen. De huidige SPH van onze planeet is bijna 0,7, maar is gestegen tot 0,9 tijdens verschillende paleoklimaten, zoals tijdens het late Krijt, toen de dinosauriërs uitstierven. Ik werk nu aan hoe de SPH kan veranderen onder de opwarming van de aarde. "
Het zoeken naar bewoonbare omgevingen in het universum is een van de prioriteiten van het NASA Astrobiology Institute en andere internationale organisaties. De onderzoeken van Mendez richten zich ook op het zoeken naar leven in het zonnestelsel, evenals op planeten buiten het zonnestelsel.
"Dit werk is belangrijk omdat het een kwantitatieve maatstaf biedt voor het vergelijken van de bewoonbaarheid", zegt NASA-planetaire wetenschappers Chris McKay. "Het biedt een objectieve manier om verschillende klimaat- en planetaire systemen te vergelijken."
"Ik was blij te zien dat Enceladus als winnaar uit de bus kwam", zei McKay. "Ik dacht al een tijdje dat het de meest interessante wereld was voor astrobiologie in het zonnestelsel."
Mendez presenteerde zijn resultaten eerder deze maand op de bijeenkomst van de Division for Planetary Sciences van de American Astronomical Society.
Bron: AAS DPS
