En gruppe astronomer har gennemgået tusindvis af exoplaneter og udvalgt kun en håndfuld, hvor chancerne for liv faktisk virker reelle.
En ny analyse offentliggjort i et anerkendt videnskabeligt tidsskrift indsnævrer listen over kosmiske adresser, hvor det er værd at lede efter spor af fremmede organismer. Forskerne har ikke blot beskrevet, hvilke egenskaber sådanne verdener bør have — de har også identificeret de mest lovende mål for de nærmeste teleskopobservationer.
For mange læsere kan en liste over de bedste planeter for liv lyde som en rangliste fra et populærvidenskabeligt website. I videnskaben har den imidlertid langt større betydning: den gør det muligt at teste hypoteser om, hvor sjældent eller hyppigt liv forekommer i universet. Hvis vi på nogle virkelig omhyggeligt udvalgte exoplaneter ikke finder overbevisende biosignaturer, bliver vi nødt til at stille et vanskeligt spørgsmål — måske kræver liv langt mere krævende betingelser, end vi hidtil har troet.
Sådan skabte forskerne et nyt kort til jagten på liv uden for Jorden
Forskerne tog udgangspunkt i et indlysende spørgsmål: på hvilke allerede kendte exoplaneter hersker der forhold, der er gunstige for flydende vand? Det er det grundlæggende krav, som moderne astrobiologi betragte som startpunktet for liv svarende til det jordiske.
Holdet analyserede flere centrale parametre. De interesserede sig for planetens placering i den såkaldte beboelige zone omkring sin stjerne, banens form — det vil sige graden af ellipticitet i omløbet — energibalancen i form af den mængde energi, der rammer planeten, samt typen og lysstyrken af den stjerne, planeten kredser om.
Forskerne reducerede tusindvis af kendte exoplaneter til en lille gruppe, der er særligt værd at bruge de største teleskopernes tid på. Planeter placeret ved den indre og ydre grænse af den beboelige zone viste sig at være særligt interessante. Det drejer sig om det område omkring en stjerne, hvor flydende vand teoretisk set kan eksistere på overfladen af en stenplanet.
Grænserne for denne zone afhænger af stjernens type: kolde røde dværge opvarmer deres planeter anderledes end varmere gule og hvide stjerner svarende til Solen. Forskere fra udenlandske observatorier understreger, at selv en minimal ændring i energitilførslen kan flytte en planet fra komfortable forhold til fuldstændig ubeboelighed.
Hvad afgør, om en planet er egnet til livets opståen
Den beboelige zone er kun begyndelsen. Studiets forfattere viser, at en planets reelle egnethed for liv afgøres af en skrøbelig balance mellem mængden af energi og den måde, planeten absorberer og udsender den tilbage til rummet på.
Hvis en planet modtager for meget energi fra sin stjerne, risikerer den en ukontrolleret drivhuseffekt. I et sådant scenarie omdannes atmosfæren til et glødende panser, og vandet fordamper uigenkaldeligt. På den anden side kan for lidt energi føre til en global fryseboks, hvor selv oceaner fryser permanent til.
Forskerne gør også opmærksom på planeter med elliptiske baner. I deres tilfælde varierer afstanden til stjernen i løbet af et år, hvilket fører til kraftige temperaturudsving. Paradoksalt nok kan sådanne exoplaneter stadig bevare gunstige forhold, hvis deres atmosfære og oceaner dæmper energiændringerne tilstrækkeligt godt.
Analysen afslørede flere typer planeter, der fortjener opmærksomhed:
- Planeter ved den indre grænse af den beboelige zone med en tæt atmosfære
- Stenagtige verdener i kredsløb om kolde røde dværge
- Planeter med let elliptiske baner og store oceaner
- Exoplaneter med størrelser svarende til Venus eller Jorden
- Objekter med aktiv vulkanisme, der stabiliserer klimaet
- Planeter omkring K-type stjerner med lang stabilitet
Derfor ændrer en planets beboelighed sig i løbet af milliarder af år
Studiet understreger, at selvom en planet ser venlig ud i dag, behøver den ikke at have været det tidligere — eller den kan miste disse egenskaber i fremtiden. Stjerner ændrer lysstyrke med alderen, hvilket forskydes grænserne for den beboelige zone.
Ved at observere forskellige typer planeter i forskellige udviklingstrin hos stjerner kan astronomer følge noget, der minder om en verdenshistorie for jordlignende kloder — fra unge, potentielt alt for aktive, til ældre, hvor energien begynder at mangle. Forskere fra europæiske institutter kortlægger, hvordan forholdene på exoplaneters overflade ændrer sig over milliarder af år.
Denne tilgang har praktisk betydning for planlægningen af fremtidige missioner. Agenturer som NASA og Den Europæiske Rumfartsorganisation (ESA) har brug for klart definerede videnskabelige mål. En liste over de bedste livskandidater letter udformningen af instrumenter og planlægningsstrategier årtier frem i tid.
Hvilken rolle spiller James Webb-teleskopet i jagten på biosignaturer
En central del af arbejdet handler om at fastslå, hvilke af de lovende planeter der egner sig til observation med nutidens teleskoper. I fokus står James Webb-rumteleskopet (JWST), som blandt andet er designet til at studere exoplaneters atmosfærer.
Listen over mål er udarbejdet, så JWST og andre store teleskoper realistisk set kan måle atmosfæresammensætningen i disse fjerne verdener. Det drejer sig primært om planeter, der passerer foran deres stjerners disk set fra vores perspektiv, kredser om stjerner, der er lysstærke nok til præcis spektroskopi, og har dimensioner tæt på Jordens eller lidt større, hvilket fremmer eksistensen af en stenagtig overflade.
James Webb-teleskopet kan opsplidte lyset fra en stjerne, der er filtreret gennem planetens atmosfære, til et detaljeret spektrum. I et sådant spektrum kan man lede efter karakteristiske spor af molekyler som vanddamp, kuldioxid, metan eller ilt. Visse kombinationer af disse gasser kan antyde biologiske processer.
Forskere fra et observatorium på Hawaii og andre arbejdspladser fremhæver, at allerede de første målinger af stenagtige exoplaneters atmosfærer har givet overraskende resultater. På den ene side mangler nogle planeter i den beboelige zone næsten enhver atmosfære — på den anden side har andre vist en uventet kompleks kemisk sammensætning.
Hvad mener vi egentlig med liv i sammenhæng med fjerne exoplaneter
For mange læsere fremkalder ordet liv øjeblikkeligt forestillinger om intelligente civilisationer. Astronomer understreger imidlertid, at det på dette stadium primært handler om at påvise enhver form for biologisk aktivitet — om end blot på niveau med enkle mikroorganismer.
I den nuværende teknologiske fase koncentrerer forskerne sig om såkaldte biosignaturer: usædvanlige gasblandinger i atmosfæren, der er svære at forklare med geologiske processer, kemiske forbindelser der på Jorden primært forbindes med organismers stofskifte, og langsigtet stabilitet af bestemte molekyler under ugunstige fysiske betingelser.
I praksis betyder det, at den første fremmede biosfære, vi hører om, måske snarere minder om en urtids-Jord fuld af bakterier end om en pulserende planet fra science fiction-film. Forskere fra universiteterne i Cambridge og Heidelberg har for nylig offentliggjort et arbejde om, hvilke kombinationer af gasser i en exoplanets atmosfære der ville kunne betragtes som overbevisende beviser for metabolisk aktivitet.
Praktiske råd til at følge med i opdagelsen af nye beboelige verdener
For læsere, der er vant til overskrifter om en anden Jord, kan ét praktisk råd være nyttigt: det er værd at lægge mærke til, om astronomerne ved det beskrevne system har haft mulighed for at undersøge planetens atmosfære og dens energibalance.
Netop disse parametre afgør i stigende grad, om en given exoplanet får plads på den korte liste over reelle livskandidater — eller blot forbliver en kuriositet i et katalog over fjerne, men ubeboelige kloder. Forskerne anbefaler især at følge med i rapporter om spektralmålinger af atmosfærer hos planeter på Jordens størrelse eller såkaldte super-Jordes.
Det er vigtigt at huske, at selv negative resultater har værdi. Hvis vi på nogle omhyggeligt udvalgte exoplaneter ikke finder nogen spor af liv, vil vi lære meget om, hvor sjældent et fænomen liv i universet egentlig er.
