Maar bewoonbaar? Dat zijn ze helaas niet.
Je kunt het je misschien niet voorstellen, maar ergens in ons grote universum kunnen weleens glinsterende en fonkelende planeten bestaan, gemaakt van diamanten en silica. Onderzoekers hebben in een nieuwe studie namelijk vastgesteld dat sommige koolstofrijke exoplaneten, onder de juiste omstandigheden, in dit soort prachtige ‘diamantplaneten’ kunnen transformeren. “Deze exoplaneten zullen anders zijn dan alles dat we in ons zonnestelsel kennen,” aldus hoofdauteur Harrison Allen-Sutter.
Zonnestelsel
Hier in ons eigen zonnestelsel kennen we al een behoorlijk interessante verzameling aan hemellichamen. Maar de samenstelling is wat beperkt. Sterren en planeten worden namelijk uit dezelfde gaswolk geboren. Het betekent dat planeten, manen, planetoïden en andere hemellichamen zijn opgebouwd van het materiaal dat overbleef nadat de zon zich had gevormd. De samenstelling van hemellichamen houdt dus verband met die van de moederster. Een ster met een lagere koolstof-zuurstofverhouding baart bijvoorbeeld planeten zoals de aarde, bestaande uit silicaten en oxiden. Maar niet alle sterren in ons heelal bestaan uit hetzelfde materiaal als onze zon. En dat betekent dat we daarbuiten, in de wijde uitgestrektheid van ons melkwegstelsel, op planeten kunnen stuiten die aanzienlijk van de onze verschillen.
Diamanten planeten
Laat je fantasie maar de vrije loop, want alles is mogelijk. “Het universum is zo groot, dat alles wat kan gebeuren, ergens zal gebeuren,” zegt Allen-Sutter in een interview tegen Scientias.nl. En misschien ook wel planeten die schitteren van de diamanten. Hoewel onze zon een lage koolstof-zuurstofverhouding heeft, bestaan er ook sterren die rijk zijn aan koolstof. Deze brengen hoogstwaarschijnlijk planeten voort die ook grotendeels uit koolstof bestaan. Onderzoekers veronderstellen nu in een nieuwe studie dat er op dit soort exoplaneten weleens heel wat diamant te vinden zou kunnen zijn.
Theorie
Het onderzoeksteam stelt dat een koolstofrijke exoplaneet in een prachtige diamanten planeet kan veranderen met behulp van water, een verbinding die overvloedig aanwezig is in het universum. “Wanneer er relatief veel koolstof en weinig zuurstof voor handen is, zal het hete gas – waar sterren en planeten uit geboren worden – condenseren,” legt Allen-Sutter desgevraagd uit. “Er ontstaat dan veel siliciumcarbide; op aarde bekend als moissaniet, een populaire diamantvervanger. Eenmaal blootgesteld aan water, zouden planeten van siliciumcarbide kunnen veranderen in planeten van diamant en silica.”
Experiment
De onderzoekers besloten hun hypothese te testen met behulp van een experiment. Want om een diamanten planeet te creëren is er niet alleen koolstof en water nodig, maar ook extreme hitte en hoge druk. Met deze ingrediënten gingen de onderzoekers aan de slag. Eerst dompelden ze siliciumcarbide onder in water en persten het vervolgens onder zeer hoge druk samen. Vervolgens verwarmden ze het monster met behulp van krachtige laserstralen. Zoals voorspeld is, veranderde het siliciumcarbide onder deze omstandigheden – dus met water, hoge druk en hitte – in diamanten en silica.
Zeldzaam
Het betekent dat het dus echt kan: een planeet die schittert van diamant. En mogelijk zijn ze ergens in het uitgestrekte heelal te vinden. Toch zullen er niet ontelbaar veel exemplaren bestaan. “Diamantplaneten zijn waarschijnlijk vrij zeldzaam,” zegt Allen-Sutter. “Ons zonnestelsel heeft een redelijk gemiddelde koolstof-zuurstofverhouding. Maar de systemen die diamantplaneten herbergen zullen enkele van de meest koolstofrijke en zuurstofarme systemen omvatten die er in het heelal te vinden zijn.”
Ondertussen is er ook al een heuse diamantplaneet voorgesteld. Zo opperden onderzoekers in 2012 dat de planeet 55 Cancri e – een nabijgelegen superaarde – waarschijnlijk uit diamant bestaat. De aangenomen diamanten planeet 55 Cancri e is echter niet onomstreden. Want hoewel onderzoekers in 2012 vaststelden dat de planeet bijzonder koolstofrijk was, werd dit één jaar later alweer ernstig in twijfel getrokken. Het zette het idee dat 55 Cancri e een diamantplaneet is gelijk weer op losse schroeven.
Het zijn interessante bevindingen. Maar zijn diamantplaneten eigenlijk ook leefbaar? Koolstof is immers één van de belangrijkste elementen voor leven. Toch moeten we er maar niet vanuit gaan dat we naar heuse diamantplaneten kunnen verhuizen. Want de kans is vrij nihil dat dit soort planeten leefbaar zijn. Hoewel het inderdaad klopt dat koolstof belangrijk is voor het leven zoals wij dat kennen, komt het op diamantplaneten te overvloedig voor. En daardoor neemt het de zuurstof die water – essentieel voor het leven zoals we dat nu kennen – vormt, weg. Bovendien is de aarde geologisch actief; een belangrijke indicator van bewoonbaarheid. Maar de resultaten uit de studie laten zien dat koolstofrijke planeten waarschijnlijk niet geologisch actief zijn. En dit gebrek aan geologische activiteit kan de samenstelling van de atmosfeer van de betreffende planeet onbewoonbaar maken. Zoals je waarschijnlijk wel weet is de atmosfeer van een planeet van cruciaal belang voor leven, aangezien het ons voorziet van de lucht die we inademen, het bescherming biedt tegen de barre omstandigheden van het heelal en zelfs het voorkomen van water mogelijk maakt. En dat betekent dat hoe prachtig diamantplaneten dan ook aan de nachtelijke hemel mogen fonkelen, wij er in ieder geval niet kunnen vertoeven.
Ontdekking
De bevindingen uit de studie suggereren dat het voorkomen van diamantplaneten dus zeker tot de mogelijkheden behoort. En dat zet eerdere studies kracht bij. De vraag is echter of we binnenkort op de ontdekking van een echte diamantplaneet kunnen rekenen. Allen-Sutter is positief gestemd. “We zullen zeker niet in staat zijn om op korte termijn een bezoekje te brengen aan zo’n planeet,” zegt hij. “Maar het is wel waarschijnlijk dat we planeten zullen ontdekken die de juiste dichtheid en atmosferen (of juist het gebrek eraan) hebben waardoor we kunnen aannemen dat het om een heuse diamantplaneet gaat. Wat we bijvoorbeeld tijdens onze studie ontdekten, was dat een planeet die uit siliciumcarbide bestaat dezelfde dichtheid heeft als de aarde. Maar een planeet die uit diamant en silica bestaat heeft juist een lagere dichtheid. Dit is heel opwindend. Naarmate we beter in staat zijn om de massa en straal van exoplaneten te meten, kan deze eigenschap ons namelijk helpen om diamantrijke werelden te ontdekken.”
Dankzij missies zoals NASA’s ruimtetelescoop Hubble, TESS en Kepler krijgen we een steeds beter inzicht in de eigenschappen van exoplaneten. Hierdoor zijn wetenschappers steeds beter in staat om te achterhalen hoe dit soort planeten eruit zien, waar ze van gemaakt zijn en of ze bewoonbaar of zelfs bewoond zijn. Deze studie is dan ook een belangrijke stap om het steeds groter wordende en verbeterende waarnemingen van exoplaneten te begrijpen en te karakteriseren. Bovendien liggen er nog betere ruimtemissies in het verschiet, zoals de aankomende James Webb telescoop en de Nancy Grace Roman Space Telescope (die naar verwachting in 2025 gelanceerd zal worden). En hierdoor zullen we de werelden buiten de onze nog beter gaan begrijpen.
