Jonge aarde kampte weinig met kosmische straling

Impressie van de spiraalvorm van het interplanetaire magnetische veld, waarin de kosmische straling een zekere weerstand ondervindt. Ook de posities van de planeten Mercurius tot en met Jupiter zijn aangegeven. Illustratie Werner Heil

De aarde wordt constant bestookt door snelle, energierijke deeltjes die uit alle richtingen van het heelal komen, de zogeheten kosmische straling. Deze straling was tijdens het Archaeïcum – het geologische tijdperk dat van 3,8 tot 2,5 miljard jaar geleden duurde – minstens een factor honderd zwakker dan nu. Dat kwam doordat de zon toen veel sneller om haar as draaide en de deeltjes veel moeilijker de aardbaan konden bereiken, aldus Amerikaanse astronomen in de Astrophysical Journal van 20 november.

De deeltjes van de kosmische straling ondervinden in het zonnestelsel een zekere weerstand van de daar aanwezige interplanetaire magnetische velden. Ze worden daarin afgebogen. Deze magnetische velden vinden in feite hun oorsprong op de zon. Zij worden met de zonnewind – de stromen geladen deeltjes die de zon zelf uitzendt – het zonnestelsel in gesleept en door de aswenteling van de zon tot een spiraalvormige structuur opgewonden, de zogeheten Parker-spiraal.

Eerder onderzoek suggereerde dat de kosmische straling vooral tijdens grotere zonneactiviteit meer weerstand ondervindt en dus moeilijker de aarde bereikt. Ofer Cohen en collega’s tonen echter aan dat de aswenteling van de zon een veel belangrijker factor is. Een snellere aswenteling windt het interplanetaire magnetische veld strakker op en vergroot zo de weerstand voor de kosmische straling. Momenteel draait de zon in 27 dagen om haar as, maar aan het begin van het Archaeïcum, zo’n 3,8 miljard jaar geleden, deed zij dat in 4 tot 6 dagen. Toen ondervond de kosmische straling een weerstand die minstens honderd maal zo groot was als nu.

Deze ontdekking is belangrijk omdat kosmische straling een rol in het ontstaan en de ontwikkeling van het leven kan hebben gespeeld. De deeltjes zouden reacties tussen moleculen kunnen hebben geïnduceerd, waarbij misschien ook nucleïnezuren – bouwstenen van levende organismen – ontstonden. Aan de andere kant zouden de deeltjes in celkernen stralingsschade kunnen veroorzaken en mutaties tot stand kunnen brengen. En in de atmosfeer zouden zij het ontstaan van bliksem en condensatiekernen kunnen bevorderen, dus het klimaat kunnen beïnvloeden. Een factor honderd verschil maakt in de theorieën hierover heel wat uit.