Biosfeer in hogere atmosferen

 

De aarde is de enige planeet in ons zonnestelsel waar leven is. Dit leven speelt zich af in de biosfeer. De biosfeer is het leefgebied van alle aardse organismen; in de vaste aardbodem is de biosfeer met uitzondering voor bacteriën enkele meters diep, in de lucht is hij enige kilometers hoog en in het water strekt hij zich uit tot op zeer grote diepten. Om leven (op een planeet) mogelijk te maken moet voldaan zijn aan de volgende voorwaarden:

  1. Er moet vloeibaar water op een planeet aanwezig zijn. De afstand tussen planeet en ster is dus van belang. Staat een planeet de dichtbij dan is de temperatuur te hoog en kan er alleen waterdamp aanwezig zijn. Staat een planeet te ver weg van de ster dan is er enkel bevroren water aanwezig.

  2. Een planeet moet een dusdanige aantrekkingskracht hebben dat de atmosfeer vastgehouden wordt.

  3. De samenstelling van de atmosfeer speelt ook een belangrijke rol.

Voor het leven op aarde speelt de atmosfeer dus een belangrijke rol. De atmosfeer (dampkring) is ontstaan door het vrijkomen van gassen tijdens stollingsprocessen, vulkaanuitbarstingen en door het vasthouden van gassen door de zwaartekracht. De atmosfeer bestond aanvankelijk enkel uit koolstofdioxide. Het CO2-gehalte is verminderd door fotosynthese en door vastlegging van koolstof in gesteenten (steenkool, aardolie, etc.).

De atmosfeer is opgebouwd uit verschillende lagen die in elkaar overgaan en specifieke eigenschappen hebben:

    • De troposfeer is de onderste laag van de atmosfeer. Ze is aan de polen ongeveer 8 km dik en aan de evenaar ongeveer 17 km dik. De troposfeer bestaat voor 99,9% uit stikstof, zuurstof en argon. Het restant bevat honderden verschillende gassen. Vanwege de geringe concentratie waarin ze voorkomen heten ze sporengassen. Enkele van deze gassen zijn: koolstofdioxide, methaan en waterdamp. De troposfeer is gekenmerkt door een afname van de temperatuur met 6,5° per 1000 meter stijging. Het is ook de laag waar zich het weer afspeelt.

    • De tropopauze is een overgangszone.

lagen biosfeer

  • De stratosfeer is een laag die zich op ongeveer 15 km hoogte tot ongeveer 50 km hoogte uitstrekt. Deze laag heeft ongeveer dezelfde luchtsamenstelling als de troposfeer maar de lucht is er ijler. Tevens komt hierin de zogenaamde ozonlaag voor. Deze laag is zeer belangrijk voor de UV-absorptie. Met als gevolg dat door de fotochemische reacties er een temperatuurstijging optreedt in deze laag tot 10 °C.

  • De stratopauze is een overgangszone.

  • De mesosfeer is een laag die zich uitstrekt van ongeveer 60 km hoogte tot 80 km hoogte en waarin temperatuur weer daalt.

  • De mesopauze is een overgangszone.

  • De ionosfeer genoemd is de buitenste laag van onze aardatmosfeer en staat onder invloed van de zonnewind. Door ionisatie treedt hierin het zogenaamde poollicht op. In deze laag bevinden zich ook lagen die de langgolvige radiostralen terugkaatsen.

 

Het leven in de biosfeer is afhankelijk van vier evenwichtssystemen:

  • De hydrosfeer (al het water op aarde: (pool)ijs, rivieren, meren, zeeën en oceanen);

  • De atmosfeer (alle luchtlagen);

  • De lithosfeer (het vloeibare en vaste gesteente);

  • De biosfeer zelf.

Elk van deze systemen vormt een dynamisch evenwicht. Zo verdwijnt er water uit de oceanen en zeeën en stroomt er door middel van neerslag en rivieren weer water terug. Ook de lithosfeer is een dynamisch evenwicht. In het centrum van de aarde is al het gesteente vloeibaar en stroomt dit naar plaatsen waar het naar het aardoppervlak kan ontsnappen via vulkanen. Het lavagesteente stolt en vormt een harde, zware korst die langzaam naar beneden druk uitoefent en weer materiaal naar het inwendige van de aarde wegdrukt.

Het leven op aarde wordt sterk beïnvloed door de vier genoemde systemen en op dit moment maken onder andere milieugroeperingen zich ernstig zorgen over de invloed die de mens heeft op het evenwicht op aarde. Er zijn tenminste drie factoren waar de mens invloed op heeft en die ernstige gevolgen kunnen hebben voor het voortbestaan van het leven op aarde:

  1. Het gat in het ozonlaag;

  2. Het versterkt broeikaseffect;

  3. Het gebruik van grondstoffen (vervuiling en uitputting van de aarde).

 

Dat de biosfeer een complexe aangelegenheid is, is wel duidelijk geworden met het project Biosfeer 2, een project van een Edward Bass, een rijke oliemiljardair. In Oracle, Arizona, liet hij een complex van serres bouwen om een gesloten, ecologisch systeem tot stand te brengen. Het doel was om meer over ecosystemen te weten en in het achterhoofd speelde het koloniseren van Mars mee.

Biosfeer werd niet het succes waarop men gehoopt had. Niet alleen zakte de zuurstofspanning tijdens de missies tot een dieptepunt (de biosfeerbewoners kregen stress en hoogteziekte) ook zorgde een aantal organismen onder andere spinmijten voor complete plagen. Op dit moment wordt Biosfeer 2 gebruikt om onderzoek te doen naar de effecten van klimaatveranderingen. Ook is het complex opengesteld voor toeristen.

De belangrijkste les uit deze onderneming is dat er geen alternatief bestaat voor de originele biosfeer, de aarde met haar ecosystemen. Onze kennis schiet nog altijd tekort voor het ontwerpen van systemen die duurzaam leven mogelijk maken. Het Biosfeer 2 project heeft duidelijk gemaakt dat de aardse biosfeer van onschatbare waarde is, maar tegelijkertijd ook gevoelig voor menselijke verstoring.

25 feiten over de atmosfeer

Biosfeer 2