Veel exo-aardes hebben een beschermend magneetveld

Artist impression van een aardachtige exoplaneet. Credit: NASA

Aarde-achtige exoplaneten die een kleine baan beschrijven rond een kleine, lichte ster, hebben waarschijnlijk een magnetisch veld waardoor ze beschermd worden tegen gevaarlijke kosmische straling uit de ruimte. Die conclusie trekken astronomen van de University of Washington op basis van modelberekeningen.Veel aarde-achtige exoplaneten beschrijven kleine omloopbanen rond rode dwergsterren. Omdat die sterren maar weinig energie produceren, ligt hun ‘bewoonbare zone’ op kleine afstand. Ondanks hun korte omlooptijd kunnen de rondcirkelende exo-aardes dus mogelijk toch ‘leefbaar’ zijn. De vraag is dan wel of dat leven bestand is tegen de energierijke geladen deeltjes die zowel van de ster als uit de kosmos afkomstig zijn. Het leven op aarde wordt tegen die zonnewind en kosmische straling beschermd door een magnetisch veld.In een artikel in Astrobiology rekenen de astronomen nu voor dat aarde-achtige exoplaneten op kleine afstand van een dwergster in veel gevallen inderdaad een magnetisch veld zullen hebben. Door de kleine afstand tot hun ster is er sprake van een sterke getijdenwerking, ook in het inwendige van de planeet. Daardoor ontstaat grootschalig vulkanisme, en koelt het inwendige van de planeet relatief snel af. Dat is weer gunstig voor het opwekken van een magneetveld, aldus de onderzoekers. Bron: Astronomie.nl.

Vloeibaar water op Mars: de persconferentie, de infografiek, de cover en de doodle

Ik zou kunnen beginnen met ‘Mars is hot’, maar dat is niet juist. Mars is hot, Ceres is hot, 67P is hot, de maan is hot, Pluto is hot – kortom, ruimtevaart en sterrenkunde zijn hot! Nog geen dag na de totale maansverduistering was daar het nieuws dat de NASA op Mars vloeibaar, stromend water heeft ontdekt. Dat werd op een persconferentie verkondigd en die heb ik hieronder integraal geplaatst. Daaronder een infografiek over stromend water op Mars, de cover van de Metro van vandaag – zowel met het nieuws over Mars als de maansverduistering, ‘t kan niet op! – en tenslotte de ‘doodle’ waar Google vandaag mee kwam, handelend over water op Mars.

De infografiek (dubbelklikken voior megaversie):

Credit: Space.com

De cover:

De doodle (dubbelklikken voor de animatie):

Credit: Google

Wat zou er gebeuren als er plotseling een vierde ruimtelijke dimensie zou ontstaan?

credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI).

In ons universum zijn we gewend aan drie ruimtelijke dimensies: lengte, breedte en diepte. We kunnen ons prima voorstellen hoe dingen eruit zien in minder dimensies – zoals een tweedimensionaal vlak of een ééndimensionale lijn. Maar mensen hebben moeite om zich dingen in meer dimensies voor te stellen, aangezien we ons simpelweg niet kunnen visualiseren hoe iets kan bewegen in een richting die we niet kunnen omschrijven met ons begrip van “ruimte”.Natuurlijk bestaat er wel een vierde dimensie in ons universum, namelijk de tijd, maar we hebben slechts drie ruimtelijke dimensies. Maar stel nou dat een persoon de gave of superkracht zou hebben om in een extra richting te bewegen, buiten boven-en-beneden, noord-en-zuid en oost-en-west? Stel dat jij die persoon zou zijn, hoe zou dat dan zijn?

credit: Salvador Dali, 1979,

Voor “normale” mensen in de driedimensionale wereld zou je Goddelijke krachten lijken te hebben:

  • je zou van de ene locatie naar de andere kunnen teleporteren – simpelweg ter plekke verdwijnen en elders weer opduiken
  • je zou iemands inwendige organen kunnen herschikken en operaties uitvoeren zonder de noodzaak om de patiënt open te snijden
  • je zou zelfs iemand helemaal uit het 3D-universum kunnen plukken, om later op een willekeurige tijd en plaats weer neer te zetten

Hoe is dit mogelijk? Laten we ons voorstellen dat jij – een 3D-wezen – zou interacteren met een 2D-universum. Vanuit het perspectief van onze extra ruimtelijke dimensie zouden we de binnenkant van een 2D-wezen kunnen bereiken zonder het wezen te “openen”. We kunnen zo’n wezen binnenstebuiten keren, of de linkerkant en rechterkant omwisselen. Beetje gruwelijk natuurlijk, maar dit is puur ter illustratie bedoelt. We kunnen een 2D-wezen zelfs oppakken van hun “universum” (voor ons gewoon een 2D-oppervlak) en elders weer terugzetten.

credit: The Real Ghostbusters colorforms set.

Als we zelf, als 3D-wezens, zouden besluiten hun 2D-universum binnen te treden, zouden we een opmerkelijk gezicht vormen voor 2D-wezens, aangezien zij op ieder willekeurig moment alleen maar een tweedimensionale “plakje” van ons kunnen zien – ongeveer zoals bij een CT-scan. Hoe zou dit eruit zien?Als we een tweedimensionale ruimte zouden betreden, zouden de plaatselijke bewoners eerst twee voetafdrukken zien, die vervolgens veranderen in twee cirkels als we hun universum verder betreden. Deze cirkels zouden groeien totdat ze elkaar raken en een ellips vormen, waarna twee aanvullende cirkels ernaast zichtbaar worden (vingers). Deze groeien tot twee grotere cirkels naast de ellips (handen, armen), om vervolgens allemaal bij de schouders samen te smelten. Vervolgens zal de vorm krimpen bij de nek, groeien bij het hoofd en uiteindelijk verdwijnen. Waarna de plaatselijke 2D-bewoners vermoedelijk psychiatrische hulp nodig hebben, maar dat terzijde.

credit: Dale Mahalko of Wikimedia Commons, of his own brain and upper head, via CT scan.

Gelukkig bewegen er (voor zover we weten) geen 4D-wezens door ons universum, aangezien ze niet te onderscheiden zouden zijn van Goddelijke wezens, die de natuurwetten aan hun laars lappen. Maar laten we het anders bekijken: in plaats van hogerdimensionale wezens in ons universum, hoe zou het zijn als ons eigen universum plots een extra dimensie zou ontwikkelen?Dat klinkt onwaarschijnlijk, maar het zou (natuurkundig gezien) wel degelijk mogelijk kunnen zijn. Sterker nog, volgens sommige natuurkundigen zou ons eigen universum vroeger meer dimensies gehad kunnen hebben!Het is binnen de context van de algemene relativiteitstheorie vrij eenvoudig om een ruimtetijd te fabriceren waarin het aantal “grote” (macroscopische) dimensies na verloop van tijd zal veranderen. Je zou niet alleen een extra dimensie in het verleden kunnen hebben, maar ook eentje in de toekomst. Je zou zelfs een heelal kunnen “maken” waarin het aantal dimensies oscilleert, oftewel heen en weer slingert tussen meer en minder dimensies. Samenvattend: we zouden theoretisch gezien een universum kunnen hebben waarin een extra ruimtelijke dimensie plotseling tevoorschijn zou komen.

credit: Jason Hise with Maya and Macromedia Fireworks, of an 8-cell (L), the 4D analogue of a 3D cube, and a 24-cell (R), which has no 3D analogue.

Nou dat klinkt best cool, maar hoe zou dat in werkelijkheid zijn? We denken er normaal gesproken nooit over na, maar de vier fundamentele natuurkrachten – zwaartekracht, elektromagnetisme en de twee kernkrachten – hebben alleen maar hun huidige eigenschappen en sterktes omdat ze in een driedimensionaal universum bestaan. Als we een extra dimensie zouden introduceren, zouden we (bijvoorbeeld) de manier waarop de veldlijnen van de natuurkrachten zich verspreiden kunnen veranderen.Dat zou catastrofale gevolgen hebben als het elektromagnetisme en de kernkrachten hier direct door beïnvloed zouden worden.

credit: Paul Falstad’s 3-D Vector Fields Applet.

Stel dat je binnen een atoom zou kunnen kijken. Deze bestaan uit deeltjes die de bouwstenen van ons heelal vormen en uitzonderlijk klein zijn: atomen bestaan op de schaal van Angströms, terwijl de atoomkernen op de schaal van femtometers bestaan. Als je zou toestaan dat de fundamentele natuurkrachten kunnen “lekken” naar een extra ruimtelijke dimensie – wat zeker zal gebeuren als die dimensie groot genoeg zou worden – dan zouden de natuurkrachten meer “ruimte” hebben om zich te verspreiden. Dat betekent dat de krachten sneller afzwakken naarmate de afstand groter wordt! Oftewel, het bereik van de krachten zal minder worden. Dat zou voor atoomkernen niet zo’n probleem zijn: ze zullen iets groter worden en ook hun stabiliteit zou kunnen veranderen (radioactieve atoomkernen kunnen stabiel worden en andersom). Maar de gevolgen zullen, al met al, wel meevallen. Maar voor het elektromagnetisme zou het een groot probleem worden!

credit: Wikipedia page on Atomic Orbitals, via https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbital.

Bedenk zelf maar eens wat er zou gebeuren als de krachten waarmee elektronen aan atoomkernen verbonden zijn plotseling zwakker worden. Je denkt er nooit over na, maar het enige dat je op moleculair niveau bij elkaar houdt, is de relatief zwakke band tussen elektronen en atoomkernen. Als die kracht zou veranderen, dan zou ALLES veranderen. Enzymen zullen uit elkaar vallen, eiwitten zullen van vorm veranderen, neuronen zullen niet meer op elkaar passen en het DNA zal niet langer de juiste moleculen coderen! Met andere woorden: als het elektromagnetisme van kracht zou veranderen omdat het naar een extra, vierde ruimtelijke dimensie zou lekken (mits die extra dimensie minimaal de schaal van een angström zou bereiken), dan zouden we met z’n allen ter plekke dood neervallen – samen met al het andere leven op aarde. Oeps!

credit: ligand-gated Q-cells from Biolin Scientific, via http://www.biolinscientific.com/sophion/products/?card=SP11.

Maar gelukkig is er nog hoop. Hoewel we het niet zeker weten, gaan de meeste modellen die gebaseerd zijn op snarentheorie ervan uit dat het elektromagnetisme begrenst is tot drie dimensies. Met andere woorden: de elektromagnetische kracht kán helemaal niet naar een vierde ruimtelijke dimensie lekken (en de kernkrachten trouwens ook niet). Dat betekent dat alleen de zwaartekracht zou kunnen weglekken. Dat betekent dat naarmate de vierde dimensie in omvang zou toenemen (waarbij de effecten sterker worden), de zwaartekracht in ons universum plotseling in kracht zou afnemen! Dan zouden astronomische objecten heel vreemd gedrag gaan vertonen!

credit: flickr user Kevin Gill, based on a 3-D model of asteroid Itokawa by Doug Ellison / NASA-JPL. Via https://www.flickr.com/photos/kevinmgill/15148296739.

Als eerste zullen planetoïden, met name degene die uit losse stukken bestaan en snel ronddraaien, simpelweg uiteenvallen. Kometen zullen sneller verdampen en meer spectaculaire staarten vormen. En als de vierde dimensie groot genoeg zou worden, zou de zwaartekracht van de aarde gigantisch gaan afnemen! Dat betekent dat onze planeet groter zal worden, vooral aan de evenaar. Mensen die op de noordpool wonen zullen minder zwaartekracht voelen, terwijl mensen aan de evenaar gevaar lopen de ruimte ingeslingerd te worden. Op macroniveau zou de beroemde zwaartekrachtwet van Newton veranderen van een inverse square law  in een inverse cube law – dat betekent dat de zwaartekracht veel sneller in kracht zal afnemen naarmate de afstand groter wordt.

credit: Sciencevibe, via http://sciencevibe.com/2015/03/24/did-you-also-know-that-the-sun-is-an-almost-perfect-sphere/.

Als de extra dimensie zou groeien tot een Astronomische Eenheid (de afstand tussen de aarde en de zon), dan zou alles in het zonnestelsel losgekoppeld worden. Als dat meer dan een paar dagen per jaar zou gebeuren – zelfs als de zwaartekracht daarna 50 weken lang normaal zou worden – dan zou het gehele zonnestelsel binnen een eeuw uiteen vallen. Op aarde zouden we niet alleen dagen hebben waarop we een extra ruimtelijke richting kunnen ervaren (naast boven-en-beneden, links-en-rechts en voor-en-achter), maar zouden we ook dagen hebben waarop de zwaartekracht ineens hele andere eigenschappen krijgt. Dat zou niet best zijn: voor het stabiele universum zoals we dat gewend zijn, zouden de gevolgen van apocalyptische aard zijn.

credit: ©2010–2015 daniellf of deviantART, via http://daniellf.deviantart.com/art/Frozen-Planet-Earth-173423844.

Wees dus voorzichtig met wat je wenst. Een extra ruimtelijke dimensie zou tot allerlei verbazingwekkende ervaringen kunnen leiden – maar iedere keer als de vierde dimensie groot genoeg zou worden, zouden we onze dampkring kwijtraken en, erger nog, zouden aan de evenaar stukken planeet weggeslingerd worden. Laat die extra dimensie dus maar zitten! Bron: Starts With a Bang.