Ik en het licht van de Melkweg

Ik en het licht van de Melkweg Hoe ben ik ontstaan? Inmiddels 75, heb ik een idee wie ik ben. Ik hoef niet in psychoanalyse. Echter wat en hoe heeft mij voortgebracht? Voor een antwoord, ga ik te rade gaan bij het licht van de Melkweg..

De Melkweg.. die schitterende gordel van licht, die wij op een heldere nacht, het liefst zonder lichtvervuiling, aan de hemel kunnen waarnemen. Die band van licht wordt gevormd door miljarden sterren.

Wanneer ik het heb over vragen stellen aan het licht van de Melkweg, heb ik het over dat ik te rade ga bij het licht van de zon, een van de sterren van de Melkweg. Goede raad hoeft niet duur te zijn.
Iemand vertelde mij een keer over een adres waar een pot bijenhoning te koop was voor slechts een dubbeltje. Er was één maar. Dat adres beschikte slechts over één bij.
Dat er inmiddels een ongelofelijk grote bouwwerk van kennis over het licht van de zon is, komt doordat er in vele jaren door vele wetenschappers samen aan gewerkt is.
Samenwerking door wetenschappers en onderzoekers over het licht, was er al voordat de naam Melkweg bestond. Wij hebben het dan over door mensen gebouwde constructies zoals Newgrange en Stonehenge waaruit blijkt dat mensen al duizenden jaren voor onze jaartelling beschikten over excacte kennis over de zonnencyclus en dat met velen tot uitdrukking te brengen door reusachtige bouwwerken te creëren.
Wanneer wij het hebben over het onderzoek van de oudheid tot in de twintigste eeuw werkten onderzoekers van het licht samen, door elkaar op de hoogte te houden via van brieven, het publiceren van boeken en artikelen en het elkaar opzoeken om hun bevindingen te bespreken in een gemeenschappelijke taal, zoals wiskunde, het Grieks het Latijn en tegenwoordig Engels.

Waar ben ik in de keten van gebeurtenissen?

De keuze om mijn vraag te richten aan de kennis van het licht van de Melkweg, komt voort uit de wetenschap dat de Melkweg er al was voordat de aarde en daarna het leven op aarde, ontstond. De zon en daarna de aarde, is voortgekomen uit de stervorming die in de Melkweg plaatsvond. Uiteindelijk ben ik op de aarde geboren. Dat was pas nadat de aarde al vijf miljard jaar bestond.
De wetenschap neemt aan dat het leven op aarde 3,5 tot 4 miljard jaar geleden ontstond. De eerste levensvorm was waarschijnlijk één cel .
De gebeurtenissen die aan deze cel voorafgingen kent men nog niet en berusten op aannames.
Na hun ontstaan zijn cellen ooit begonnen via erfelijk (een soort geheugen het DNA of bouwpakket van zichzelf) materiaal kopieën te maken en zichzelf te delen in twee dochtercellen, enzovoort. Daarna is meercellig leven ontstaan. Uiteindelijk is dat alles geworden tot wat wij tegenwoordig noemen de levende natuur waarin planten en dieren zich ontwikkelden inclusief de mens.
De eerste sporen van mensen op aarde dateren van ongeveer 2 miljoen jaren geleden. In dat licht is mijn 75 jarig bestaan een flits in de tijd. Ook ik besta uit cellen zo’n 37 biljoen cellen om precies te zijn.
Deze 37 biljoen cellen zijn onder te verdelen in 200 verschillende typen cellen, waaronder, rode bloedcellen, witte bloedcellen, vetcellen, levercellen, huidcellen, botcellen en spiercellen. Ondanks dat er miljarden jaren ontwikkeling verstreken zijn is dit zeer indrukwekkend, aangenomen dat al het leven begon bij één cel.
Ondanks al mijn cellen past mij als mens uiterste bescheidenheid, aangenomen dat de mens er pas 2 miljoen jaar is. Dat is haast niets vergeleken met de geschiedenis van het leven, die bijna vier miljard jaar telt.
Bijzonder is dat het menselijk DNA dat de informatie bevat over over de toekomstige mens voor een groot deel overeenkomt met het DNA van andere levensvormen op de aarde.

Het licht van de Melkweg en ik

In het licht van de zon, de afgeleidevan de Melkweg, neem ik mijn omgeving helder en vol kleur waar. In de weerspiegeling van dat licht in het water zie ik mijn gezicht. Het zonlicht onthult een deel van mijn bestaan en dus ook een deel van het leven. Dankzij het voor de ogen zichtbare licht kunnen wij enorm veel waarnemen. Wij nemen vele variaties kleuren waar, vormen, diepte, groottes van kleiner dan stofkorrels tot bergen, afstanden, bewegingen en snelheden.
Het licht van de zon onthult niet alleen het leven en de dingen op de aarde maar geeft ook energie, en verwarmt daarmee het leven op aarde.
Zonlicht doet dus iets met het leven, met ons, onze omgeving, met de aarde. Verder redenerend doet het zonlicht iets met ons zonnestelsel en extrapolerend, doet het licht van de talloze grotere, kleinere, oudere, jongere en overeenkomstige zonnen in de Melkweg, iets met de Melkweg zelf. Wetende dat er honderden miljarden sterrenstelsels zoals de Melkweg zijn doet zonlicht ook iets met het universum.
In het licht van mijn vraag: "Wat heeft mij voortgebracht?" Of "Hoe heeft dat zonlicht invloed op het bestaan van leven?", verdient het zonlicht een nader onderzoek.

Onderzoek naar het zonlicht

De zonnecyclus en het belang voor de voedselvoorziening

Al meer dan 5000 jaar geleden, hadden mensen door systematische observaties, kennis van de zonnecyclus. Wij kennen de motivatie hierachter niet maar wij kunnen met grote waarschijnlijkheid aannemen dat samenlevingen die voor hun levensonderhoud afhankelijk waren van veeteelt en landbouw , beseften dat zij moesten weten wanneer de seizoenen begonnen, zodat zij op het juiste moment konden zaaien, oogsten, hun dieren verzorgen en wanneer zij zuinig aan moesten doen.
Voor de noordelijke volkeren waren de aankondiging van de winter een belangrijk moment om rekening mee te houden. Midden in een tijd van schaarste moest men het doen met aangelegde voorraden granen en ander voedsel. Stro voor de dieren reikte niet uit voor de hele winter. Het was daarom tijd om dieren te slachten en het vlees te zouten, te drogen en te roken zodat het zo lang mogelijk bewaard en gegeten kon worden.
Ook het begin van het voorjaar, wanneer gezaaid moest worden, en het einde van de zomer, wanneer de oogst plaatsvond, waren belangrijke momenten in het jaar.
Toen er nog geen kalender bestond, was er wel al kennis over de relatie stand van de zon en de tijd van het jaar ofwel kennis van de zonnecyclus

Deze kennis van de zonnecyclus blijkt uit bouwwerken zoals Newgrange in Ierland en Stonehenge in Engeland. Newgrange is zo aangelegd dat in de ochtend van de winterzonnewende, de opkomende zon, via een speciaal aangelegde opening boven de gang na de ingang gedurende zeventien minuten tot diep in de centrale kruisvormige kamer kruipt en deze kamer even verlicht.
De nauwkeurigheid waarmee de gang van Newgrange naar het eerste zonlicht van de winterzonnewende was gericht, betekent dat de bouwers precies hadden uitgezocht waar en wanneer de de Zon op de kortste dag opkomt.

De winterzonnewende viel midden in de moeilijkste periode van het jaar, maar markeerde tegelijkertijd het keerpunt waarop de dagen weer langer werden. Dat gaf hoop op de terugkeer van de lente.
Door archeologische vondsten van resten van dieren wordt vermoed dat op het moment van de winterzonnewende, feest werd gevierd. Eten vormde een belangrijk onderdeel van dat feest.
Hoewel vermoedt wordt dat de belangrijkste functie van Newgrange het midden houdt tussen een tempel en grafkamer, wordt niet getwijfeld aan de kennis van de bouwers van de zonnecyclus.

De Egyptenaren kenden al 3000 jaar v. Chr. een kalender van 365 dagen die gekoppeld was aan de zonnecylus, het moment van verschijnen van Sirius , de jaarlijkse overstroming van de Nijl, zaai- en oogstmomenten, terugkerende feesten en momenten van terugkerende belastingheffingen.

Het zonlicht en de waarneming

Wanneer je naar je omgeving kijkt, is het logisch dat je je op een bepaald moment afvraagt: Hoe komt het dat ik mijn omgeving zie?
Niet altijd hebben onderzoekers aangenomen dat het licht van de zon het enige licht is dat kijken mogelijk maakt. Griekse wiskundigen en filosofen zoals Pythagoras (ca. 570–495 v.Chr.), Plato (427–347 v.Chr.) Euclides (ca. 300 v.Chr.) en Claudius Ptolemaeus (ca. 100–170 n.Chr.) veronderstelden dat het het oog een "vuur" of stralen uitzendt waarmee de omgeving waargenomen wordt.
Ondanks dat Aristoteles (384–322 v.Chr.) deze veronderstelling, dat het oog licht uitzendt verwierp en stelde dat een doorzichtig medium, zoals lucht, door een lichtbron wordt verlicht en dat het verlichte voorwerp vervolgens het oog beïnvloedt werd tot in de middeleeuwen door velen vastgehouden aan de veronderstelling dat het oog zelf stralen uitzendt dat waarneming mogelijk maakt.

Europese onderzoekers, namen rond 1200, kennis van het in het Latijn vertaalde "Boek van de Optica" van de Irakese onderzoeker Ibn al-Haytham (ca. 965–1040), bekend als Alhazen. Alhazen toonde aan, dat zien mogelijk is doordat het licht van door objecten weerkaatst zonlicht het oog bij de pupil binnenkomt. Het weerkaatste zonlicht verandert in het oog van richting(wordt gebroken). Licht van de linkerkant van het voorwerp komt aan de rechterkant van het beeld terecht; licht van de rechterkant komt aan de linkerkant. Hierdoor ontstaat op het netvlies een omgekeerd beeld. De hersenen combineren de beelden van beide ogen tot één scherp beeld. Het weerkaatste licht door de omgeving is dus verantwoordelijk voor wat via ogen waargenomen kan worden.

Al ruim voor de eerste cellen op aarde ontstonden werd de aarde door de zon via het licht van energie voorzien. Op de een of andere manier heeft het zonlicht samen met de aarde omstandigheden gecreeërd waaruit cellen en daarna meercelligen en uiteindelijk flora en fauna zijn ontstaan. Levende wezens die via allerlei organen hun omgeving kunnen waarnemen en op het waargenomene kunnen reageren.
Een van die vormen van waarnemen is het zien van het weerkaatste en geabsorbeerde licht dat hun ogen binnenstroomt en geïnterpreteerd wordt door hun hersenen.

Het door middel van lenzen, prisma's en telescopen, beter begrip krijgen van het zonlicht en het belang voor het leven.

Niet alleen onze ogen ook lenzen, prisma’s, telescopen hebben een grote rol gespeeld in het onderzoek en begrijpen van het zonlicht en de breking van zonlicht..

Het is niet bekend vanaf wanneer mensen glazen leeslenzen gingen maken. Wel weten wij dat al vóór het jaar 1000, door monniken, stukken bergkristal werden gebruikt om tekst te vergroten: "leesstenen". Over het slijpen van deze stenen zijn geen duidelijke beschrijvingen gevonden uit die tijd. Voor zover bekend was er toen nog geen kennis over de breking van licht. Het succesvol slijpen van lenzen was waarschijnlijk een kwestie van trial en error en ontwikkeld vakmanschap.

Men vermoedt dat nadat Het Boek van de Optica van Alhazen in het Latijn vertaald was er een samenwerking ontstaan is tussen Europese wetenschappers en glasmakers in Venetië. Dat leidde iets voor 1200 tot de eerste brillenglazen.

Hierna ontstond er een periode waarin verbetering in de geproduceerde lenzen werden aangebracht. Dat gebeurde zeer geleidelijk omdat er aanvankelijk nog weinig kennis was over de breking van licht door glas en door het oog. De verfijning gebeurde door vaklieden.

In 1608 werd in Nederland door een brillenmaker een verrekijker uitgevonden Het basisidee was eenvoudig: een bolle lens (objectief) vangt licht op; een holle lens (oculair) vergroot het beeld voor het oog.
Dit was aanvankelijk vooral een militair en praktisch hulpmiddel om verre schepen of vijanden te zien.

Toen de Italiaanse astronoom Galileo Galilei(1564–1642[ in 1609 van de Nederlandse verrekijker hoorde, bouwde hij een telescoop. waarmee hij onder andere ontdekte dat jupiter manen had en dat de Melkweg uit vele sterren bestond.

Johannes Kepler(1571–1630) beschreef het oog als een systeem dat licht ontvangt en bundelt, als een kleine camera. Het gevormde beeld valt op zijn kop op het netvlies.

In 1621 ontdekte Willebrord Snellius (1580-1626), die Kepler en zijn werk kende, dat, wanneer licht van het ene doorzichtige materiaal naar het andere gaat, de verhouding tussen de sinus van de invalshoek en de sinus van de brekingshoek steeds constant is. Deze relatie staat bekend als de wet van Snellius.
Tegenwoordig beschrijven we deze eigenschap met de brekingsindex (n): een getal dat aangeeft hoe sterk een materiaal een lichtstraal afbuigt. Hoe groter de brekingsindex, hoe sterker het licht van richting verandert wanneer het een ander materiaal binnengaat.
De wet van Snellius maakte het mogelijk om nauwkeurig te berekenen hoe licht zich gedraagt in glazen lenzen. Daarmee werd een belangrijke natuurkundige basis gelegd voor het ontwerpen, verbeteren en slijpen van brillen, vergrootglazen, microscopen en telescopen.
Dankzij deze kennis konden, konden instrumenten worden ontwikkeld waarmee zowel de uiterst kleine als de zeer verre wereld zichtbaar werd.

René Descartes(1596–1650) berekende dat de ooglens asferisch is en probeerde lenzen asferisch te slijpen.
Descartes deed rond 1637 onderzoek naar de regenboog en gebruikte glasbollen en prisma-achtige situaties om breking en kleurvorming te verklaren.

Bij astronomen, raakte teeds meer bekend dat: Wie door een vroege refractor telescoop keek, niet alleen sterren,zag maar ook gekleurde randen. Heldere objecten kregen een blauwige of roodachtige zoom. Deze vervorming van kleuren heeft een simpele oorzaak met lastige gevolgen: glas buigt niet alle kleuren even sterk. Rood en violet nemen net andere routes, waardoor ze niet in één gezamenlijk brandpunt samenkomen.
Betere slijptechnieken hielpen niet tegen deze kleurvervorming Oplossingen met diafragma’s en langere brandpunten hielpen, maar maakten instrumenten groter en donkerder. Het werd steeds duidelijker dat kleur in het licht zelf meespeelt.

Isaac Newton die van deze kleurvervorming via lenzen had gehoord, deed hiermee experimenten, door via een klein rond gat in een luik voor het raam, zonlicht door een prisma te laten vallen. Tot zijn verbazing zag hij aan dat het licht uiteen viel in verschillende kleuren.
Newton testte of het prisma kleuren “maakt” of alleen “sorteert” door een stukje van het spectrum, bijvoorbeeld rood, te isoleren en door een tweede prisma te sturen. De bundel werd opnieuw afgebogen, maar bleef rood, zonder tweede uitwaaiering. Daarmee kreeg elke kleur een eigen “breekbaarheid”, als eigenschap van het licht zelf. Het prisma breekt het licht in erschillende kleuren.
Met lenzen en prisma’s liet hij de gescheiden kleuren weer overlappen, totdat het resultaat opnieuw wit werd. Scheiden en combineren vormden één sluitend argument: je kunt de proef omkeren en weer bij wit uitkomen.

Belangrijke onderzoekers die bijgedragen hebben aan de tegenwoordige kennis over het zonlicht zijn:

Christiaan Huygens (1629–1695), Isaac Newton (1643–1727),
William Herschel (1738–1822), Thomas Young (1773–1829,
Johann Wilhelm Ritter (1776–1810), Joseph von Fraunhofer (1787–1826),
Christian Doppler(1803–1853)
Gustav Kirchhoff (1824–1887), Robert Bunsen (1811–1899),
James Clerk Maxwell (1831–1879), Heinrich Hertz(1857–1894),
Josef Stefan (1835–1893), Ludwig Boltzmann (1844–1906),
Wilhelm Conrad Röntgen (1845–1923),
Wilhelm Wien (1864–1928), Max Planck (1858–1947),
Albert Einstein (1879–1955), Niels Bohr (1885–1962),
Erwin Schrödinger (1887–1961), Meghnad Saha (1893–1956),
Cecilia Helena Payne-Gaposchkin (1900 –1979), Werner Heisenberg (1901–1976),
Arthur Eddington (1882–1944), Hans Bethe (1906–2005),

Verplaatst licht zich door middel van deeltjes of door middel van golven?

Isaac Newton heeft zich niet alleen bezig gehouden met het onderzoeken van wit zonlicht. Een van de geleerden waarmee hij regelmatig correspondeerde en die hij ook ontmoette was Christiaan Huygens.Met hem had hij een dispuut over de manier waarop zonlicht zich verplaatst volgenns Newton bestonden lichtstralen uit miniscule deeltjes die hij corpuscular noemde. Huygens had berekend dat licht zich als een golf door een flexibel medium beweegt, de zogenaamde ether.
Hiermee grepen beiden terug op een discussie die in de oudheid werd gevoerd. De breuklijn tussen deeltjes en continuïteit (golven) werd toen al getrokken:Het deeltjeskamp: Democritus en Leucippus (5e eeuw v.Chr.) bedachten het atomisme. Zij stelden dat alles in het universum bestaat uit onbreekbare, harde deeltjes (atomen) die door een leegte bewegen. Ook Pythagoras dacht dat licht uit deeltjes bestond die onze ogen raakten.Het continuïteitskamp (golfconcept): Aristoteles wees het vacuüm en de atomen af. Hij geloofde dat materie continu was en dat licht een soort verstoring of beweging was in een medium (de ether), vergelijkbaar met rimpelingen in water.
De huidige stand van wetenschap stelt dat afhankelijk van hoe dat je zonlicht meet zowel deeltjes als golven kunt meten.

Wat doet zonlicht behalve verlichten?

Een deel van het zonlicht verwarmt
Doordat wij met onze huid de warmte van de zonnestralen voelen, weten wij dat zonlicht meer is en meer doet dan alleen de wereld om ons heen zichtbaar maken.
Wij kunnen de warmte stralen niet met onze ogen waarnemen.
De ontdekking dat een deel van de warmte van zonnestraling afkomstig is van wat wij nu infrarood licht noemen, werd gedaan door de astronoom en natuurkundige William Herschel(1738–1822), in 1800.

Na de ontdekking van de infrarood straling door Herschel, werden andere onderzoekers gïnspireerd te zoeken naar andere stralen buiten het door Newton beschreven zichtbare kleurenspectrum van de zon. Johann Wilhelm Ritter(1776 –1810) vond al een jaar later in 1801 de ultraviolette straling. straling die niet met het oog waargenomen kan worden.
Tegenwoordig weten we dat een deel van het ultraviolet licht bijdraagt aan de vorming van vitamine D, de opname van calcium en fosfaat, goed is voor botten, tanden, het immuunsysteem en de spierfunctie.
Ultraviolet licht beïnvloedt planten en ecosystemen en heeft waarschijnlijk een rol gespeeld bij het ontstaan van de eerste organische moleculen op aarde.
Een ander deel van UV licht is zo energierijk dat het het DNA kan beschadigen.. Dat wordt grotendeels voorkomen doordat de ozonlaag een grote hoeveelheid Uv-straling absorbeert.
Dit evenwicht is een van de voorwaarden geweest voor het ontstaan en voortbestaan van complex leven op aarde.

De Duitse natuurkundige Joseph von Fraunhofer (1787–1826) ontdekte in 1814 dat het zonnespectrum wordt doorsneden door honderden scherpe donkere lijnen, die later Fraunhoferlijnen werden genoemd. Hij bracht deze lijnen nauwkeurig in kaart en gebruikte ze als vaste referentiepunten voor optische metingen, maar kende hun oorzaak nog niet.

In 1859–1860 toonden Gustav Kirchof (1824–1887)en Robert Bunsen(1811–1899) aan dat deze donkere lijnen ontstaan doordat atomen in de relatief koelere buitenlagen van de zon, bepaalde golflengten van het door de hete zonnekern uitgezonden licht absorberen. Daarnaast wordt een kleiner aantal absorptielijnen veroorzaakt door gassen in de aardatmosfeer.
Nu weten wij dat gassen in de aardatmosfeer, zoals ozon, zuurstof, waterdamp en andere gassen, veel schadelijke energierijke straling van de zon, zoals gammastraling uv straling, röntgenstraling absorberen en op deze manier het leven op aarde beschermen.
Met name dat inzicht in het specifieke absorptievermogen van zonnestraling door specifieke gassen in de atmosfeer leidde tot de sleutel tot het bepalen van de samenstelling van sterren en uiteindelijk ook tot de ontdekking van Cecilia Payne-Gaposchkin dat sterren grotendeels uit waterstof bestaan.

Thomas Young (1773–1829) toonde in 1805 met zijn beroemde dubbelspleet-experiment aan dat licht zich als een golf gedraagt door interferentiepatronen zichtbaar te maken. Augustin-Jean Fresnel & François Arago: bewezen mathematisch en experimenteel de golfeigenschappen van licht. (specifiek dat lichtgolven dwars:transversaal trillen)

Ondanks dat wij ook geen UV licht, geen röntgenstralen geen radio golven, microgolven en geen gammastralen kunnen waarnemen, weten wij door het werk van bovengenoemde onderzoekers dat al deze stralen of golven in de stralen van de zon verpakt zitten.

Dankzij het werk van James Clerk Maxwell (1831–1879) weten wij dat zonlicht bestaat uit elektromagnetische straling, die met ongeveer 300.000 kilometer per seconde door de ruimte naar de aarde reist. Maxwell liet zien dat licht bestaat uit een trillend elektrisch veld en een trillend magnetisch veld. Deze velden staan loodrecht op elkaar en wekken elkaar voortdurend op, waardoor de elektromagnetische golf zich door de ruimte kan voortplanten.
Volgens Max Planck (1858–1947) en Albert Einstein (1879–1955) kan elektromagnetische straling niet alleen als een golf worden gezien, maar ook als een stroom energiedeeltjes: de zogenoemde fotonen. Een foton kan door een atoom van materie worden geabsorbeerd of juist door een atoom van materie worden uitgezonden.

Elektromagnetische straling vormt een breed spectrum dat loopt van radiogolven en infraroodstraling via zichtbaar licht tot ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling.
Uit dit onderzoek ontstond de spectroscopie, een van de belangrijkste onderzoeksmethoden binnen de moderne sterrenkunde. Door het spectrum van sterren, planeten en nevels te analyseren kunnen astronomen hun chemische samenstelling, temperatuur, beweging en vele andere eigenschappen bepalen.
Slechts een klein deel van het elektromagnetische spectrum is zichtbaar voor het menselijk oog. Deze kleuren ontstaan doordat het zonlicht via kleine waterdruppeltjes in de atmosfeer wordt gebroken, en door onze omgeving worden gereflecteerd en geabsorbeerd.

Niet alleen de aard van de straling maar ook kennen wij de brandstof waarmee deze stralen opgewekt worden namelijk waterstof.
Deze waterstof fuseert door de immense druk en temperatuur in het binnenste van de zon tot helium. Berekend is dat 4 atomen waterstof fuseren tot 1 atoom helium. Een klein beetje massa wordt hierbij omgezet in energie. 1 gram waterstof bijvoorbeeld levert een immense energie op namelijk genoeg om een gemiddelde woning 20 jaar van stroom te voorzien.

De zon is ongeveer een miljoen aardes van omvang en bestaat voor 74% uit waterstof heeft Cecilia Helena Payne-Gaposchkin (1900 –1979) berekend. Dus voorlopig zal de zon de aarde en alle levende organismen van energie blijven voorzien.

Het zonlicht, het water en het leven.

Wat hebben het zonlicht, water en het leven met elkaar te maken?
Water is belangrijk voor het ontstaan en het voortbestaan van leven. Zonder water zullen organismen niet kunnen ontstaan en ook niet blijven bestaan.

Hoe is dat water op de aarde beland?
Water op Aarde is grotendeels afkomstig uit de bouwmaterialen van de planeet zelf.

Wat zijn de bouwmaterialen van de aarde
De aarde, maar niet alleen de aarde ons hele zonnestelsel is ontstaan uit een een zogenaamde protoplanetaire schijf. Dat is een enorme wolk van gas, stof, gruis, ruimtepuin met Koolstofhoudende chondrieten die kant-en-klaar bevroren ijs en gehydrateerde mineralen bevatten en enstatiet chondrieten ofwel enorme brokken steen.
Vijf miljard jaar geleden begon die schijf door de zwaartekracht , samen te klonteren tot de zon en de planeten.
Uit recent onderzoek van Laurette Piani(2020) van het Centre de Recherches Petrographiques et Geochimiques (CRPG) in Nancy, Frankrijk, komt naar voren dat het water op de aarde voor een belangrijk deel ontstaan is uit de enstatiet chondrieten die de aarde voor voor een groot deel gevormd hebben. Deze enstatiet chondrieten bestaan uit een gesteente vormend mineraal waarin o.a. relatief veel waterstof, stikstof, zwavel en zuurstof opgesloten zit.
De waterstof (H) in deze chondrieten, kenmerkt zich door een lage verhouding deuterium/waterstof (D/H=1/6400). Deze verhouding is waarschijnijk tot stand gekomen doordat de enstatiet chondrieten , voordat zij samenklonterden tot de aarde, dicht bij de zeer hete net onstane zon draaiden.
De jonge Zon heeft door haar hitte de Deuterium/waterstof-ratio in de binnenzijde van ons zonnestelsel 'afgesteld' op een stabiele, lage waarde van 1 deuteriumatoom op elke 6.400 waterstofatomen ofwel 150ppm.

Toen de aarde in het vroege begin gevormd was uit dit chondrietenpuin stof en gruis, ontstond er door een combinatie van massa, inslagenergie van asteroiden, de energie van de radioactiviteit van samenklonterende materialen en immense druk van zwaartekracht zo'n hitte, dat dat alles smolt en veranderde in een gloeiend bol magma.
De gassen waterstof, stikstof en zuurstof, en ook de zwavel opgesloten in het silicaathoudend gesteente van de chondrieten, stegen naar de oppervlakte van de aarde en en vormden een dikke atmosfeer vastgehouden door de zwaartekracht van de jonge planeet. De zwaarste elementen in dit magma zoals ijzer, goud,platina, lood etc. zakten naar de kern van de aarde.
Daarna ontstond een lange periode van afkoeling van de aarde en het lichtere silicaatgesteente vormde van een korst aan de buitenkant
Daar de ruimte van het zonnestelsel nog gevuld was met puin en gruis werden de ontstane afkoelende planeten, waaronder de aarde door hun zwaartekracht gebombardeerd met dit puin. In het Engels wordt deze periode van miljoenen jaren de "Late Veneer"genoemd: letterlijk: het late vormen van een fineerlaag boven op de korst. Een fineerlaag met steen en vele soorten ertsen die door de ontstane korst niet naar binnenste mantel van de aarde konden zakken.
De dikke dampkring met o.a. waterstof, stikstof en zuurstof begon door de afkoelende aarde te kondenseren wat resulteerde in een periode van miljoenen jaren van regen en het vormen van oceanen.

Het water in deze oceanen, afkomstig van de enstatiet chondrieten, was en is zeer deuterium arm en geschikt voor de vorming van leven. Zoals wij weten is dit te danken aan de hitte van de zon.

Het belang van deuterium arm water voor leven
Dankzij de hitte van de zon heeft het water op aarde dus een voor het leven vriendelijke verhouding deuterium/waterstof ofwel 150ppm.
Water met een naar verhouding 10 keer groter aandeel van het isotoop deuterium ten opzichte van waterstof zou voor geavanceerde organismen (zoals planten, dieren en mensen) toxisch zijn.
De celdeling (mitose) raakt dan ernstig verstoord. Cellen hebben een tijdelijke, microscopische stijging in deuterium nodig als biologisch signaal om te delen. Als de omgeving echter permanent 1.500 ppm of hoger is, 'overstromen' de enzymen en stagneert de celcyclus.
Vanaf ~3.000 ppm deuterium en hoger: Op dit niveau treedt er acute mitochondriële toxiciteit op. De microscopische ATP-synthase-motoren die energie opwekken, lopen mechanisch vast door de massatraagheid van de zware deuterium-ionen. De energieproductie (ATP) stort in, de cel begint schadelijke vrije radicalen te lekken, het DNA raakt beschadigd en de cel sterft uiteindelijk af.
De exacte grens waarbij een cel doodgaat, verschilt sterk per type organisme: Eenvoudige cellen (Bacteriën en schimmels): Sommige micro-organismen zijn extreem taai en kunnen in laboratoria overleven in een omgeving van wel 15.000 tot 50.000 ppm deuterium, mits ze de tijd krijgen om zich genetisch aan te passen.
Planten- en dierencellen zijn veel gevoeliger. Hun ingewikkelde enzymatische netwerken tolereren geen grote afwijkingen van de natuurlijke 150 ppm.

Hulpmiddelen om het licht van de Melkweg teonderzoeken

Sinds mensen naar de sterren aan het kijken zijn, zijn veel ontdekkingen gedaan om steeds scherper en uitgebreider over zon- en sterrenlicht te gaan waarnemen. Deze ontwikkeling is samen te vatten in het woord telescoop.
Door de telescoop weten wij nu dat die schiterende gordel van licht aan de nachtelijke hemel, die Melkweg, bestaat uit sterren en dat ook ons zonnenstelsel hier deel van uitmaakt. Dat is toch iets anders dan de melk van Hera of kamvuren aan de rivier.

De telescoop
Astronomen bestuderen de Melkweg met optische-, radio-, röntgen-, infrarood- gamma- en microgolf- telescopen. Deze telescopen bevinden zich verspreid op zeeniveau, in het hooggbergte, in de ruimte in een baan rond de aarde en op Lagrangepunten, waar de zwaartekracht van de zon en aarde elkaar bijna opheffen. Het licht van de sterren wordt versterkt en daarna door middel van spectroscopie geanalyseerd en in enorme databases verzameld. Hierna worden deze gegevens met behulp van allerlei statistische methodes verder bestudeerd.

Hoe vindt het onderzoek door optische telescopen plaats?
Optische telescopen versterken net als verrekijkers het voor het menselijke oog, zichtbare licht van de sterren en planeten. Verrekijkers maken gebruik van geslepen glazen lenzen. Galileo deed in 1609 als eerste astronoom waarnemingen met behulp van een telescoop die uitsluitend uit glazen lenzen bestond.
Moderne optische telescopen maken geen gebruik meer van glazen lenzen maar van meerdere gebogen spiegels. De buiging van die spiegels verandert honderden keren per seconde al naar gelang het waarnemingsdoel. De eerste spiegel vangt het licht van de sterren op, dat vervolgens gecorrigeerd en gefocust wordt door een tweede spiegel. Andere spiegels sturen deze lichtsignalen vervolgens naar instrumenten zoals camera's en spectografen.
De observaties van dergelijke telescopen is bovendien geautomatiseerd zij maken elk etmaal vele duizenden beelden van de helderheid, licht en kleursamenstelling van sterren. Uit het spectrum: de licht en kleursamenstelling van sterren worden gegevens opgeslagen over de temperatuur, chemische samenstelling en rotatiesnelheid van sterren.
Via geautomatiseerde berekeningen van de hoekverschuiving, de zogenaamde paralax en dopler-verschuiving, worden inschattingen van afstanden en of deze afstanden groter of kleiner worden en met welke snelheid.

Voorbeelden van belangrijke optische telescopen zijn de ESA telesopen in de Atacama woestijn van Chili en de Hubble Space Telescope.

Voorbeelden van Beelden die door de ESA Telescoop gemaakt zijn beelden van de Helix nevel en beelden van het Centrum van de Melkweg.

De Helixnevel
De Helixnevel(spiraalvormige nevel) is een planetaire nevel die wijst op een ster die aan het einde is van zijn bestaan. Planetair betekent niet dat het gaat om planeten. De naamgever Herschel (18e eeuw) vond dat wanneer je dit verschijnsel door een destijds nog niet zo’n sterke telescoop waarnam, dat het leek op een planeet.
De veelkleurige nevel die we op de afbeelding zien is ontstaan doordat de ster in de eindfase zijn buitenste laag gloeiend en sterk stralend gas uitstoot. Vervolgens koelt het gas geleidelijk in lagen af. Dit verklaart de verschillende kleuren.

Door al deze observaties en berekeningen weten wij dat de spriraalvormige schif van de Melkweg jonger en metaalrijker is en de halo om de melkweg ouder en metaalarm is.
Een andere interesante ontdekking is dat de gemeten rotatiesnelheid van sterren niet volledig verklaard kan worden door de zwaartekracht van de waargenomen massa of materie. Er moet dus iets zijn als materie die wij niet kunnen waarnemen: de zogenaamde donkere materie.

Wat levert statistisch onderzoek van databases op?
Omdat de datebases inmiddels zo enorm zijn, is het onmogelijk om hier als mens patronen in te herkennen. Echter door met computers en statistische methoden te gebruiken zoals clusteranalyse, bayesiaanse statistiek, machine learning en principal component analysis, kunnen patronen herkend worden in: sterbewegingen, chemische signaturen en populaties. Hierdoor hebben wij kennis of er wel of geen metalen in sterren aanwezig zijn. Inmiddels is bekend dat sterren met metalen een veel langere geschiedenis hebben dan sterren zonder metalen. Beginnende of jonge sterren bestaan voornamelijk uit waterstof en hebben geen metalen. Onder ander hierdoor is het mogelijk een reconstructie te maken van het ontstaan van de Melkweg.

Niet alleen het licht van de sterren van de Melkweg ook ook hun vorm, grootte, samenstelling en ouderdom wordt berekend. Door bol driehoeksmeting, kunnen wij tegenwoordig een inschatting maken van de positie van ons zonnestelsel in de Melkweg.

Hierdoor weten wij dat het melkwegstelsel spiraalvormig is Het heeft een diameter van 100.000 lichtjaar.

Bovenstaande impressie van de Melkweg laat de positie van ons zonnestelsel zien. Onze zon, gemarkeerd door de pijl, ligt tussen twee spiraalarmen. De Perseusarm, die verder buiten onze locatie ligt en de kleinere Sagitarius arm. De opening tussen deze twee armen wordt overspand door een meer diagonale structuur, , die wordt aangeduid als de Orion-arm Onze zon ligt binnen de binnenrand van die diagonale structuur.
Onze afstand tot het centrum van het sterrenstelsel is niet met precies bekend. De afstand ligt tussen 25.800 lichtjaar en 27.200 lichtjaar. De snelheid van de zon in haar baan rond het sterrenstelsel ligt tussen 30,2 en 30,6 km/s. Dat komt neer op één omloop per 200 miljoen jaar. Dit wordt een galactisch jaar genoemd.

Hoe meten astronomen?
De ruimte van de Melkweg is onvoorstelbaar groot. Om niet te spreken van het universum.
Niet alleen bestaat de Melkweg uit een ontzaglijke, ruimte, met enorme massa's zoals sterren, planeten, stof gruis brokstukken steen, en gas maar al deze massa's zijn ook nog eens allemaal opgebouwd uit onvoorstelbaar kleine structuren atomen die weer opgebouwd zijn uit elektronen, neutronen, protonen, die weer opgebouwd zijn uit quarks. In de Melkweg en het universum staat niets stil. Sterren en planeten bewegen zich met ongelooflijke snelheden om en uit elkaar en om zwarte gaten. snelheid wordt meestal uitgedrukt in km/Sec. Daarnaast is met de processen en het ontstaan van dit alles tijd en temperatuur gemoeid. Tijd die varieert van fracties van seconden tot miljarden jaren. Temperatuur wordt uitgedrukt in Kelvin.
Om het universum enigszins te beschrijven zijn daarom speciale meeteenheden nodig.
Om iets heel kleins te omschrijven wordt bijvoorbeeld Angstrom gebruikt. en om een enorme afstand te beschrijven maken de astronomen gebruik van parsec. Iets heel zwaars wordt uitgedrukt Zonnemassa's. Het SI Système Internationale van maateenheden: meter-kilometer, gram seconden geniet de voorkeur onder astronomen. Zie de tabel hieronder.

Lengte – astronomische afstandsmaten

Grootheid Symbool Waarde Toepassing
ÅngströmÅ1 × 10−10 mAtoomfysica, spectroscopie
Nanometernm1 × 10−9 mMicroscopie
Micrometerμm1 × 10−6 mInterstellair stof
MetermBasiseenheidAlgemeen
Kilometerkm1.000 mPlanetaire afstanden
AardstraalR⊕6.378 kmPlanetaire astronomie
ZonstraalR☉6,96 × 108 mSterrenkunde
Astronomische eenheidAE1,496 × 1011 mZonnestelsel
Lichtjaarlj9,46 × 1015 mStellaire afstanden
Parsecpc3,09 × 1016 mGalactische schaal
Kiloparseckpc1.000 pcMelkwegstructuur
MegaparsecMpc1.000 kpcKosmologie
Astronomische meeteenheden – van atoom tot kosmos

Temperatuur

Object / proces Temperatuur (K) Temperatuur (°C) Voorbeeld / context
Bijna absoluut nul0 K−273 °CKwantumexperimenten
Kosmische achtergrondstraling2,7 K−270 °COverblijfsel oerknal
Interstellair gas10–50 K−260 tot −220 °CStervormingsgebieden
Aardoppervlak288 K+15 °CLeefomgeving
Oppervlak Zon5.780 K≈ 5.500 °CFotosfeer
Kern van de Zon1,5 × 107 KKernfusie
Supernova109–1010 KZware-elementenvorming

Massa – van deeltjes tot kosmos

Object Massa Illustratie / schaal
Elektron9,11 × 10−31 kgElementair deeltje
Waterstofatoom1,67 × 10−27 kgKleinste atoom
Mens~70 kgAlledaagse schaal
Aarde5,98 × 1024 kgPlaneet
Zon (M☉)1,99 × 1030 kgStandaard ster
Rode superreus10–40 M☉Extreem zware ster
Melkweg~1012 M☉100+ miljard sterren

Tijd – astronomische schalen

Eenheid Symbool Duur Gebruik
SecondesBasiseenheidAlgemeen
Uurh3.600 sDagelijkse processen
Dagd86.400 sPlanetaire schaal
Jaarjr3,16 × 107 sStellaire evolutie

De duur van het leven en het universum

Astronomen hebben vastgesteld dat onze zon al zo'n vijf miljard jaar, zijn licht op de aarde laat schijnen. De invloed van dat licht, hoe klein of hoe groot ook, heeft miljarden jaren tijd gehad om invloed uit te oefenen op het ontstaan van leven. De Melkweg is veel ouder. Die is ongeveer 13,5 miljard jaar geleden ontstaan. De Melkweg heeft dus al miljarden jaren voordat de zon ontstond voorwaarden geschapen voor het ontstaan van de zon en indirect voorwaarden voor het ontstaan van leven
Als astronomen het goed berekend hebben kan onze zon maximaal 10 miljard jaar bestaan. Maar dan houdt de zon toch ook op te bestaan. Het leven hier op aarde zal echter al veel eerder verdwijnen dan het licht van de zon. Dat komt omdat de zon op weg naar zijn einde, zal opzwellen. De hitte van de zon zal hierdoor zo verzengend worden dat leven op aarde uitgewist zal worden.
Ondertussen zijn in de Melkweg al veel nieuwe zonnen ontstaan en vergaan. Dus ook in de Melkweg vindt een cyclus van ontstaan, bestaan en vergaan plaats.
De Melkweg zelf zal over 4,5 miljard tot 5 miljard jaar misschien fuseren met het sterrenstelsel andromeda en zal dan op die manier veranderen van vorm en inhoud.
De theorieën over het ophouden van het universum, dus ook van de Melkweg en alle andere sterrenstelsels, lopen uiteen. Een theorie zegt dat het universum uiteindelijk een evolutie zal doormaken die omgekeerd is aan de uitdijing. Dus weer zal imploderen tot uiteindelijk "niets". Dat wordt door de huidige metingen gelogenstraft. Blijft het alternatief dat het universum oneindig zal bestaan.
In het licht van de onstaansprocessen en het van sterren en sterrenstelsels in het universum, is het bestaan van het leven, ook al strekt zich dat over miljarden jaren uit, slechts een fragment.
Ervan uitgaande dat er nog honderden miljarden zonnen in de Melkweg zijn, er nog ontelbare zonnen in de Melkweg zullen ontstaan en er naast de Melkweg, nog honderden miljarden sterrenstelsels in het universum zijn, kan niet uitgesloten worden dat er elders in de Melkweg en universum, nog overeenkomstige fragmenten van leven zijn ontstaan, bestaan of zullen ontstaan.
Zeker is dat ik op deze aarde, in deze Melkweg ben ontstaan en met mij vele andere levende wezens.

Literatuur:

  • Alexander, Conel M. O'D., Robert Bowden, Marilyn L. Fogel, George D. Cody, Conel M. Herd, and Larry R. Nittler. "The Provenance of Asteroidal Clays and the Source of Earth's Water." Science 337, no. 6095 (August 2012): 721–723.
  • Barrett, Tom J., and James Bryson. "Intrinsic Hydrogen Signatures in Enstatite Chondrites and the Earth's Deep Reservoir." Earth and Planetary Science Letters 653 (April 2025): 119-132.
  • Boros, László G., Gábor Somlyai, and I. J. G. D'Agostino. "Submolecular Regulation of Cell Proliferation and Mitochondrial ATP Synthase Function by Deuterium." Medical Hypotheses 87 (February 2016): 67–74.
  • Burbidge, E. Margaret, Geoffrey R. Burbidge, William A. Fowler, and Fred Hoyle. "Synthesis of the Elements in Stars." Reviews of Modern Physics 29, no. 4 (October 1957): 547–650.
  • Chaisson, Eric, en Steve McMillan. Astronomy Today. 5th ed. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2005.
  • Hensey, Robert (2015). First Light: The Origins of Newgrange. Oxbow Books
  • Drouart, Jean-Marc, François Dubrulle, Daniel Gautier, and François Robert. "Structure and Isotopic Evolution of the Protoplanetary Nebula: The Case of Hydrogen." Icarus 140, no. 1 (July 1999): 129–155.
  • Lane, Nick, and William F. Martin. "The Energetics of Genome Complexity." Nature 467, no. 7318 (October 2010): 929–934.
  • Lauretta, Dante S., S. S. Balman, O. S. Barnouin, et al. "The OSIRIS-REx Spacecraft Mission to Asteroid (101955) Bennu." Space Science Reviews 212, no. 1 (August 2017): 925–984.
  • Nakamura, Tomoki, Michibayashi Katsuyoshi, and Hayabusa2 Sample Analysis Team. "Formation and Evolution of Carbonaceous Asteroid Ryugu: Insights from Returned Samples." Science 377, no. 6612 (September 2022): 1280–1285.
  • NASA. "OSIRIS-APEX: Apophis Explorer Mission Overview." NASA Solar System Exploration. Laatst aangepast oktober 2023. nasa.gov.
  • Piani, Laurette, Yves Marrocchi, Thomas Rigaudier, Lionel G. Vacher, Dorian Asaduzzaman, and Bernard Marty. "Earth's Water May Have Been Inherited from Material Similar to Enstatite Chondrite Meteorites." Science 369, no. 6507 (August 2020): 1110–1113.
  • Robert, François. "The D/H Ratio in Chondrites and the Oort Cloud Comets: Implications for the Origin of Water in the Solar System." Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 359, no. 1787 (October 2001): 2051–2061.
  • Russell, Michael J., and William F. Martin. "The Rocky Roots of the Acetyl-CoA Pathway." Trends in Biochemical Sciences 29, no. 7 (July 2004): 358–363.
  • Schneider, Peter. Extragalactic Astronomy and Cosmology: An Introduction. Berlin: Springer, 2015.
  • Somlyai, Gábor, G. Jancsó, G. Jákli, K. Vass, B. Barna, V. Lakos, and T. Gaál. "Naturally Occurring Deuterium is Essential for the Regulation of Cell Cycle and Tumor Growth." FEBS Letters 317, no. 1-2 (February 1993): 1–4.
  • The Royal Society. "D/H Ratios of the Inner Solar System and the Protosolar Nebula." Philosophical Transactions of the Royal Society A 375, no. 2094 (May 2017): 20150390.
  • Thielemann, Friedrich-Karl, K. Nomoto, and M. Hashimoto. "Core Collapse Supernovae and Their Explosive Nucleosynthese Output." The Astrophysical Journal 460 (March 1996): 408–436.
  • TU Delft. "TU Delft Gravity Modeling Code Unveils Lunar Magma Layer and Structure." TU Delft Faculty of Aerospace Engineering. Laatst aangepast januari 2025. tudelft.nl.

websites:

Zal de Melkweg in botsing komen met het Andromedastelsel? Dit zeggen astronomen Organismal Biology
Fungi and Bacteria
Nationaal Farmaceutisch Museum: Schimmel versus bacterie
Het microfossielen van bacterie in hematiet
Cosmic Microwave Background: Remnant of the Big Bang
Kosmische achtergrondstraling
De röntgenfoto
Faszination Universum mit Harald Lesch: Der Urknall – Das Rätsel des Anfangs
Faszination Universum: Eine Frage der Zeit Mit Harald Lesch
de komeet van Haley
Omlooptijd
De Rosetta missie
comets contain ingredients of life
Ontstaan_en_evolutie_van_het_zonnestelsel
hoe is ons zonnestelselontstaan
Molecular cloud
Ammonites
Ammonites became extinct in the Cretaceous–Paleogene extinction event
Why are ammonite fossils found in the himalayn mountains myoorganizing?
History and cultural aftermath of the great collision
Je herkent leven als je het ziet maar wat is het?
Bouwstenen van-het leven kunnen ontstaan in de ruimte
Hoe kunnen astronomen meten hoe ver een ster verwijderd is?
Hoe oud is het universum?
Anne Catherine Burns. Helium in distant galaxies may help explain why the universe exists. July 28, 2023, Scientific American
Optica als exacte wetenschap in de zeventiende eeuw
Lentz Microscopy and Technology Collection, Peabody Museum of Natural History at Yale University, ©Thomas L. Lentz, M.D. 03/03/2022, Yale University School of Medicine
DNA from ancient Irish tomb reveals incest and an elite class that ruled early farmers
Neolithische revolutie Landbouwrevolutie 20 november 2024
Cosmos a personal Voyage: episode 9: Life of the stars TV serie van Carl Sagan uit 1980.Dit deel is Nederlands ondertiteld.