Nieuwe simulaties: een planeet als de aarde is geen toevalstreffer

Al dertig jaar bouwen astronomen computermodellen om te begrijpen hoe ons zonnestelsel is ontstaan. Meestal beginnen die modellen met aannames: de onderzoekers stoppen er min of meer in wat ze er als antwoord uit willen krijgen, met planeten op ongeveer de plekken die we vandaag kennen. Nader Haghighipour, planetair wetenschapper aan de Universiteit van Hawaii in Manoa, koos een andere aanpak. Op de Origins 2026-conferentie in Parijs presenteerde hij meer dan duizend simulaties die volledig willekeurig van start gaan, zonder enige sturing vooraf.

Haghighipour liet zijn model beginnen bij een protoplanetaire schijf: de wolk van gas en stof rond een jonge ster waaruit planeten ontstaan. In die schijf zaten willekeurig verspreide planetesimalen en planetaire embryo's, de bouwstenen van latere planeten. Vervolgens liet hij de zwaartekracht en andere natuurkundige wetten hun werk doen, zonder in te grijpen. "We zijn helemaal opnieuw begonnen en hebben de fysica van planeetvorming laten bepalen waar we uitkwamen," zegt Haghighipour. Dankzij snellere computers duurt zo'n simulatie tegenwoordig zes tot acht weken op een gewone laptop, in plaats van de zes tot acht maanden die het vroeger kostte op zwaardere apparatuur.

Aarde ontstaat keer op keer op dezelfde plek

Het resultaat is opvallend: in de simulaties ontstaat telkens weer een planeet op ongeveer één astronomische eenheid van de ster, precies de afstand waarop de aarde om de zon draait. Ook Venus- en Mars-achtige planeten duiken regelmatig op. Een Venus-achtige planeet verschijnt in ongeveer 28 procent van de simulaties op een vergelijkbare baan, soms binnen de leefbare zone van de ster en soms er net buiten. Een klein object in de buurt van de huidige Marsbaan komt eveneens vaak terug. Voor Haghighipour is dat het bewijs dat de architectuur van ons zonnestelsel geen unieke speling van het lot is, maar een logisch gevolg van hoe protoplanetaire schijven zich over het algemeen ontwikkelen.

Kleine verschillen, grote gevolgen

Toch is niets gegarandeerd. Haghighipour benadrukt dat piepkleine verschillen in de beginsituatie van een simulatie tot compleet andere planetenstelsels kunnen leiden, een vorm van chaostheorie die ook in het weer en andere natuurkundige systemen een rol speelt. Dat verklaart waarom geen twee zonnestelsels identiek zijn, ook al volgen ze dezelfde natuurwetten.

De bevindingen raken ook de zoektocht naar leven elders in het heelal. Omdat aardachtige planeten en kleine superaardes vaak voorkomen in de leefbare zones van zonachtige sterren, acht Haghighipour het aannemelijk dat leven op andere planeten niet zeldzaam hoeft te zijn. Bewijzen kan hij dat niet: "Leven op andere planeten vinden is heel ingewikkeld, onze technologie is daar nog niet klaar voor." Wel helpt dit type onderzoek om te begrijpen welke fysische processen nodig zijn om een planeet als de aarde te vormen en leefbaar te maken. Zijn conclusie is voorzichtig optimistisch: er is volgens hem geen enkele reden om aan te nemen dat onze aarde een toevalstreffer is.