Het ontstaan van leven en de leefbaarheid van werelden buiten de aarde behoren tot de grootste mysteries van de moderne wetenschap. Veel onderzoek is er aan deze onderwerpen gewijd, helaas zonder definitieve antwoorden op te leveren. De gerenommeerde planeetdeskundige en exobioloog Jan-Hendrik Bredehoft heeft nu een hypothetisch model opgesteld, waarbij leefbare planeten (met “leefbaar” bedoel ik “leven zoals wij dat kennen”, dus gebaseerd op koolstof als bouwsteen en water als oplosmiddel) in vier categorieën verdeeld worden.

Deze vier groepen zijn: aarde-achtig, Mars-achtig, Europa-achtig en waterwerelden. Ieder van deze planeten is op zijn eigen manier in staat om een vorm van leven te ondersteunen. Werelden zoals de aarde vormen de “topklasse”, waarbij het bestaan van leven in alle facetten tot de mogelijkheden behoord (zoals wordt aangetoond door het simpele feit dat ik dit artikel schrijf en jullie het lezen). Aardse werelden hebben een geschikte atmosfeer, vloeibaar water in overvloed, matige verschillen in temperatuur en een stabiel klimaat: perfect voor het bestaan van complex, meercellig leven.

De tweede klasse wordt gevormd door planeten die vroeger meer aarde-achtig waren, maar vervolgens steeds minder gastvrij zijn geworden. Goede voorbeelden zijn Venus en Mars, die ieder op hun eigen manier verandert zijn van een aardse wereld in een hete hel (Venus) of een koude woestenij (Mars). Echter zou op beide planeten het leven stand kunnen houden in specifieke omgevingen, zoals ondergrondse waterreservoirs of een dunne atmosferische laag met geschikte eigenschappen (zoals relatief waterrijke en hoge wolken op Venus).

Astronomen zijn namelijk van mening dat het leven uiterst standvastig is en dat het, zodra het ontstaan is, zeer moeilijk weer kan verdwijnen. Gedurende de geschiedenis van de aarde heeft onze moederplaneet immers meerdere natuurrampen gekend die ongekend verwoestend waren, maar deze hebben meestal geleidt tot een toename in biodiversiteit en zeker niet tot het vernietigen ervan.

Planeten die vloeibaar water bevatten dat onder een oppervlak van ijs voorkomt, in plaats van aan het oppervlak zelf, vormen de derde klasse van levensvatbare werelden. De Jupitermaan Europa vormt een schoolvoorbeeld in onze lokale kosmische omgeving. Zou hier leven kunnen bestaan? Dit denkbeeld is objectief gezien nogal bijzonder, aangezien dergelijke werelden meestal niet passen in het gemakkelijke concept van de leefbare zone. Europa bevindt zich bijvoorbeeld buiten de zone waarin vloeibaar water aan het oppervlak van een wereld kan voorkomen.

Dit neemt echter niet weg dat het leven nog steeds potentie heeft op dergelijke werelden. Het traditionele concept van de leefbare zone gaat uit van sterren als de primaire bron van energie in planetenstelsels. Bij ijzige werelden zoals Europa spelen aanvullende factoren echter een rol, zoals de zwaartekracht van een andere wereld.

Dergelijke effecten kunnen significant zijn als twee of meer werelden een bijzondere gravitationele relatie hebben met elkaar (bijvoorbeeld een massieve planeet met grote ijzige manen of twee planeten waarbij de omloopbanen elkaar zeer dicht naderen). Als deze zwaartekrachtband groot genoeg is, zal dit resulteren in getijdenkrachten die het inwendige van een ijswereld kunnen kneden en opwarmen. Hierbij zal de primaire bron van energie van binnenuit komen (in plaats van buitenaf) en kan een oceaan van vloeibaar water voorkomen onder een dikke ijskorst.

De vierde categorie van levensvatbare planeten bestaat uit werelden die vrijwel geheel uit water bestaan. Dit soort hypothetische werelden zijn even groot als de rotsplaneten in ons zonnestelsel (van Mercurius tot de aarde) en herbergen uitgestrekte oceanen. In tegenstelling tot de oceanen op aarde, staat het water op deze planeet nooit in direct contact met silicaten of andere rotsen. In plaats daarvan kunnen deze planeten geheel uit water bestaan (met een kern van ijs onder hoge druk), of in het bezit zijn van een watermassa dat door dikke lagen van exotisch hogedruk-ijs gescheiden wordt van de rotsachtige kern.

Dergelijke werelden lijken veelbelovend te zijn voor het bestaan van leven, maar Bredehoft is pessimistisch. Het ontstaan van leven is namelijk afhankelijk van bepaalde concentraties van koolstof (de bouwsteen van het leven zoals wij dat kennen), dat onder geschikte omstandigheden (zoals warme getijdenpoelen of hydrothermische schoorstenen in de diepzee) kan leiden tot het ontstaan van levende cellen. Bij waterplaneten is de totale hoeveelheid water echter zo enorm, dat alle koolstofcomponenten enorm verdunt zijn. Om toch het ontstaan van leven mogelijk te maken, moet de concentratie aan koolstofverbindingen op deze planeten ongelooflijk hoog zijn.