De reden waarom de aarde een planeet is geworden die leven voedt, kan te wijten zijn aan het feit dat zij precies aan het begin van haar geboorte een delicaat chemisch evenwicht bereikte, zodat de belangrijkste levenselementen niet diep in de kern van de planeet waren opgesloten, noch naar de ruimte waren ontsnapt. Een nieuwe studie onder leiding van een onderzoeksteam van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich (ETH Zürich) wijst erop dat vloeibaar water alleen verre van voldoende is. In de vroege stadia van de vorming van een metalen kern moet een planeet voldoen aan extreem beperkte zuurstofhoudende omstandigheden om fosfor en stikstof vast te houden die cruciaal zijn voor het leven.

In de verre sterrenhemel lijkt het erop dat een planeet een geschikte temperatuur heeft en een oceaan op het oppervlak heeft, maar zonder een geschikt chemisch 'recept' zal het nog steeds moeilijk zijn om leven te ontwikkelen. De onderzoekers benadrukten dat fosfor en stikstof de rol spelen van ‘poortwachters’ in levende systemen: fosfor is een belangrijk onderdeel van genetische informatiedragermoleculen en cellulaire energiemoleculen, terwijl stikstof het kernelement van eiwitten is en verband houdt met de constructie en het onderhoud van celstructuur en -functie. Wat nog belangrijker is, is dat de vraag of deze twee elementen lange tijd beschikbaar kunnen zijn op het oppervlak van de planeet, voor een groot deel ‘vooraf bepaald’ is wanneer de planeet zich nog in het hete gesmolten stadium bevindt en de kern nog steeds wordt gevormd.

Het onderzoek werd geleid door postdoctoraal onderzoeker Craig Walton en professor Maria Schönbächler van het Center for the Origin of Life and Universality aan de ETH Zürich. Ze ontdekten dat de sleutel tot het behoud van fosfor en stikstof nabij het oppervlak van een planeet is dat het zuurstofgehalte tijdens de vorming van de metalen kern van de planeet binnen uiterst nauwkeurige grenzen moet worden gecontroleerd. Walton wees erop dat als er in dit stadium te weinig zuurstof is, fosfor de neiging zal hebben zich te combineren met zware metalen zoals ijzer en in de kern zal zinken, waardoor het bijna uit de oppervlakteomgeving zal "verdwijnen"; als er te veel zuurstof is, zal stikstof, ook al kan er fosfor in de mantel achterblijven, gemakkelijker in de atmosfeer ontsnappen en uiteindelijk verloren gaan in de ruimte. Met andere woorden: omstandigheden die één element beschermen, zullen waarschijnlijk een ander element schaars maken, waardoor het moeilijk wordt om beide te hebben.

Om dit chemische evenwichtsvenster te kwantificeren, gebruikte het onderzoeksteam een ​​aantal computermodellen om het verdelingsgedrag van elementen tussen metalen en gesteenten onder verschillende zuurstofgehalten te simuleren. De resultaten laten zien dat alleen binnen een extreem smal bereik van tussenliggende oxidatietoestanden zowel fosfor als stikstof in overvloed in de mantel kunnen achterblijven, geschikt voor de evolutie van het leven. Onderzoekers noemen deze aandoening een ‘chemische versie van de Goudlokje-zone’ – het mag niet te ‘zuurstofarm’ of te ‘zuurstofrijk’ zijn, maar het moet precies goed zijn. Walton zei dat de modelresultaten duidelijk laten zien dat de aarde binnen dit smalle venster valt: als het zuurstofgehalte iets hoger of lager zou zijn, is er mogelijk niet genoeg fosfor of stikstof voor het leven op aarde, waardoor het ontstaan ​​van leven uiterst onwaarschijnlijk wordt.

Het onderzoek toont ook aan dat andere aardachtige planeten onder verschillende vormingsomstandigheden misschien niet zo 'geluk' hebben. In het geval van Mars laten simulaties zien dat het zuurstofniveau ten tijde van zijn vorming buiten deze chemische ‘bewoonbare zone’ viel. Dus hoewel de mantel van Mars misschien meer fosfor vasthoudt dan die van de aarde, heeft hij ook een aanzienlijk tekort aan stikstof, een combinatie die betekent dat hij niet gastvrij is voor leven zoals wij dat begrijpen. Vanuit dit perspectief is de reden waarom Mars moeite heeft met het handhaven van een stabiele en rijke biosfeer niet alleen het gebrek aan klimaat en water. De diepe chemische omstandigheden zijn vanaf het begin ongunstig voor het leven.

Deze ontdekking verandert stilletjes de strategie van de wetenschappelijke gemeenschap bij het zoeken naar buitenaards leven. Toen mensen in het verleden evalueerden of er leven zou kunnen zijn op een exoplaneet, beschouwden ze vaak 'of er vloeibaar water is' als het belangrijkste criterium. Zolang de planeet zich in de ‘bewoonbare zone’ van de ster bevindt en de temperatuur het mogelijk maakt dat water vloeibaar blijft, wordt het beschouwd als een potentiële bakermat van het leven. Walton en Schönbeckler wezen er echter op dat deze norm verre van voldoende is, omdat als de zuurstofhoudende omstandigheden niet geschikt zijn tijdens de kernvormingsfase, veel planeten chemisch niet in staat zijn om vanaf het begin leven te herbergen, zelfs als ze oceanen op hun oppervlak hebben en geschikte temperaturen hebben.

Het is vermeldenswaard dat deze chemische vereisten niet volledig onwaarneembaar zijn. Astronomen kunnen grote telescopen gebruiken om indirect het zuurstofgehalte en de algehele chemische samenstelling van planeten af ​​te leiden toen ze ontstonden door de spectra van andere sterren en planetaire systemen te observeren. Het ‘grondstofrecept’ van een planeet wordt grotendeels bepaald door de moederster, aangezien planeten meestal van hetzelfde materiaal zijn gemaakt als de ster. Als een ster in een planetenstelsel dus een heel andere verdeling van chemische elementen heeft dan die van de zon, dan wordt de kans dat de planeet in dat systeem een ​​geschikt evenwicht van fosfor en stikstof heeft sterk verkleind, waardoor hij een ideaal doelwit is voor de zoektocht naar leven.

Walton zei dat dit onderzoek de zoektocht naar buitenaards leven specifieker en gerichter maakt. In plaats van een net over het universum uit te werpen om alle planeten in de traditionele bewoonbare zone te vinden, zou het beter zijn om prioriteit te geven aan die sterrenstelsels waarvan de moedersterren chemisch vergelijkbaar zijn met de zon. In deze systemen hebben planeten een grotere kans om bij de geboorte aardse zuurstofomstandigheden te verkrijgen en voldoende hoeveelheden fosfor en stikstof vast te houden, waardoor het leven waarschijnlijker wordt.

Het gerelateerde artikel was getiteld "The Core Formation Process Bepaals the Chemical Habitability of the Earth and Earth-like Planets" (voorlopige vertaling) en werd op 9 februari 2026 gepubliceerd in "Nature Astronomy". Het onderzoeksteam is van mening dat met de voortdurende vooruitgang van de observatietechnologie van mensen wordt verwacht dat ze de komende decennia niet alleen water en atmosfeer op exoplaneten zullen detecteren, maar ook verder zullen bepalen of deze werelden op chemisch niveau een "ondergrond" van leven hebben dat vergelijkbaar is met de aarde.