Als de vraag is of we de aardatmosfeer hebben verlaten, antwoordt NASA: nee, zelfs niet toen we naar de maan gingen.

aardatmosfeer

Het antwoord hangt af van het standpunt, hoewel NASA hints heeft gegeven over de reden.

Van tijd tot tijd herinnert NASA ons er met een anekdote of onderzoek aan dat dingen nooit zijn wat ze lijken, of dat ze altijd betwistbaar zijn of meer dan één antwoord hebben. Onlangs gaven ze ons een zo eenvoudige verklaring voor ons onvermogen om buitenaardse signalen te vinden dat het beangstigend was. Ze legden ook uit waarom we nog niet eerder naar de maan waren teruggekeerd. Het laatste nieuws: technisch gezien heeft nog nooit een mens de aardatmosfeer verlaten. Ja, zelfs niet toen we naar de maan gingen.

Een technisch correcte provocatie. Zeggen dat geen enkele astronaut in de geschiedenis ooit de atmosfeer van de aarde heeft verlaten, klinkt misschien als een grap of bijna als een complottheorie, maar vanuit wetenschappelijk oogpunt en volgens atmosferische modellen is het meer dan een correcte bewering.

Om dit in perspectief te plaatsen en deze lijn van redenering te volgen, zijn zelfs iconische figuren als Yuri Gagarin of Neil Armstrong, of hedendaagse ruimtevaarders als William Shatner, in fysieke zin binnen de meest extreme (zij het vage) grenzen van de atmosfeer van de aarde gebleven. De sleutel ligt in hoe het einde van die atmosfeer wordt gedefinieerd: een complexere en uitgebreidere kwestie dan algemeen wordt aangenomen.

De atmosfeer eindigt niet waar we denken. Dit werd onlangs uiteengezet door Doug Rowland, expert in heliofysica bij NASA. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, eindigt de atmosfeer niet in een eindige laag die verdwijnt voordat hij de baan van de aarde bereikt. In werkelijkheid heeft de atmosfeer geen duidelijk afgebakend ‘plafond’. Integendeel, hij wordt steeds dunner, maar blijft zich uitbreiden.

Zoals Rowland vertelde, is er zelfs honderden kilometers boven het aardoppervlak, waar het internationale ruimtestation ISS in een baan om de aarde draait, nog steeds voldoende luchtdichtheid om het station geleidelijk af te remmen. Als het ISS niet regelmatig met raketten zou worden voortgestuwd, zou het uiteindelijk door de luchtweerstand neerstorten.

De kunstmatige grens: Kármán. Om praktische redenen (zoals ruimteverdragen of wettelijke definities) is een internationale conventie aangenomen: de Kármán-lijn, gelegen op 100 kilometer boven zeeniveau, die het punt markeert waar theoretisch de ruimte begint.

Deze lijn dient als technische drempel, aangezien 99,99997% van de atmosferische massa van de aarde zich daaronder bevindt. Dat gezegd hebbende, en zoals de ruimtevaartorganisatie zelf uitlegt, is deze definitie nuttig voor regelgeving en classificaties, maar niet zozeer om de werkelijke grenzen van de atmosfeer fysisch nauwkeurig te beschrijven.

De geocorona: de atmosfeer die de maan bereikt. In 2019 onthulde een studie op basis van gegevens van het zonneobservatorium SOHO (NASA/ESA) dat de exosfeer van de aarde (meer bepaald een diffuse wolk van waterstofatomen die bekend staat als de geocorona) zich uitstrekt tot ongeveer 629.000 kilometer, dat wil zeggen voorbij de baan van de maan.

Wat gebeurt er? Dat er aan die grens nog steeds ongeveer 0,2 waterstofatomen per kubieke centimeter aanwezig zijn. Dat betekent dat zelfs de Apollo-missies die in de jaren 60 en 70 op de maan landden, technisch gezien de aardatmosfeer niet hebben verlaten. “De maan vliegt door de aardatmosfeer”, zei Igor Baliukin, hoofdauteur van de studie, toen hij verwees naar de onvermoede omvang van deze onzichtbare laag.

Ook de zon omvat ons. Het wordt nog ingewikkelder als we bedenken dat zowel de aarde als de maan zich binnen de zonneatmosfeer bevinden. Deze strekt zich uit tot aan de rand van de heliosfeer, de grens waarachter de interstellaire ruimte begint. Op dit punt moeten we bedenken dat er tussen de atmosfeer van de aarde en die van de zon geen vacuüm is, maar een structuur van opeenvolgende, overlappende lagen die deeltjes, energie en elektromagnetische krachten bevatten.

Vanuit dit perspectief is het concept ‘in de ruimte zijn’ dus minder een kwestie van een abrupte grens en meer een kwestie van een geleidelijke overgang.

Waar begint de ruimte dan? Zoals Rowland uitlegde, hangt het antwoord af van het standpunt. Als je je afvraagt waar de atmosfeer in praktische zin eindigt, is dat waarschijnlijk op ongeveer 400 kilometer, waar de luchtdichtheid geen significante invloed meer heeft op objecten.

Maar vanuit een strikter wetenschappelijk oogpunt verdwijnt die atmosfeer niet: ze verdwijnt alleen en verdunt tot nauwelijks meetbare waarden, zonder helemaal te verdwijnen. Daarom is de ‘buitenruimte’ geen lege plek, maar een continue omgeving vol deeltjes, velden en subtiele structuren. In die zin hebben alle ruimtereizen die door mensen zijn gemaakt, plaatsgevonden binnen die uitgebreide omhulling die nog steeds deel uitmaakt van de planeet die hen heeft gelanceerd.