24 kloder er superbeboelige: Jordens overmenn

Vi kan skryte av vårt flytende vann, atmosfære med oksygen og en perfekt plassering i forhold til stjernen vår, men nå har et team av forskere regnet på det og konkludert med at jorden slett ikke er universets mest egnede sted til liv.

Vi kan skryte av vårt flytende vann, atmosfære med oksygen og en perfekt plassering i forhold til stjernen vår, men nå har et team av forskere regnet på det og konkludert med at jorden slett ikke er universets mest egnede sted til liv.

Shutterstock

En etter en klatrer astronautene måpende ut av landingsfartøyet.

Uansett hvor gruppen av kosmiske nybyggere snur seg, er overflaten dekket av en urskog av fremmedartede vekster i blålige nyanser som grådig fortærer den lokale solens oransje lys.

Hver eneste et skritt er anstrengende. Selv om det er flere måneder siden astronautene våknet fra hundreårsdvale, er musklene fortsatt ikke fullt gjenoppbygd.

Det hjelper heller ikke at den fremmede planetens sterkere gravitasjonsfelt får selv den letteste av astronautene til å veie langt over 100 kilo – et nødvendig onde for å oppleve det scenarioet som utspiller seg rundt dem.

Superbeboelige planeter er større enn jorden. Det gir planetene en sterkere tyngdekraft og dermed en tykkere atmosfære, som tillater flere og større dyr å leve i luften.

© Netflix

I alle størrelser og former kryper, kravler, klatrer og kretser mystiske dyr overalt. Selv naturstridig store vesener svever høyt over de lilla trekronene.

Forskerne som valgte ut målet for menneskehetens første interstellare ekspedisjon, hadde rett. Det finnes planeter som er mye bedre egnet for liv enn jorden, og denne er absolutt en av dem.

Det vrimler av liv

Jorden er det eneste stedet i universet der vi med sikkerhet vet det er liv. Bare Amazonas er hjemsted for minst tre millioner arter. Likevel valgte astrobiologene René Heller og John Armstrong i 2013 å spørre seg hva livet ville foretrekke hvis det hadde fritt valg på øverste hylle.

Ville jorden være mer mangfoldig hvis den boblende biologiske gryta ikke bare kokte i Sør-Amerikas regnskog, men over hele kloden?

Tankeeksperimentet preget seg i en banebrytende teoretisk artikkel der alle mulige parametere for en mulig planet ble optimert.

I 2020 tok astronomiprofessoren Dirk Schulze-Makuch fra Technische Universität i Berlin opp spørsmålet. Sammen med kollegaen René Heller og astronomen Edward F. Guinan modellerte han andre planeters utvikling og skrudde på et utall av parametere som stjernetype, planetstørrelse og klimaforhold.

Med bakgrunn i modellene pekte forskergruppen på 24 mulige superbeboelige planeter som de oppfordret astronomene til å se nærmere på.

Forskernes kunnskap om planetene er fortsatt relativt begrenset. Selv solens nærmeste nabostjerne, Proxima Centauri, befinner seg 40 208 000 000 000 kilometer unna, omtrent 268 770 ganger strekningen fra jorden til solen. Avstanden gjør det umulig å observere planetene direkte.

Størrelsen på planetene er imidlertid en av de tingene forskerne med rimelig presisjon kan måle, og alle de 24 planetene er større enn jorden. Jo større en planet er, desto større overflate har den, og kraftigere tyngdekraft, noe som gir livet flere fordeler.

Planeter kan være helt ulike fra jorden, men fortsatt tilby bedre vilkår for utvikling av liv. Astrobiologerne René Heller og John Armstrong

For det første vil det få et større areal å spre seg på og utvikle seg i ulike retninger. For det andre vil en planet med et sterkere gravitasjonsfelt holde på mer av atmosfæren sin. Lufttrykket i atmosfæren vil derfor være markant høyere enn på jorden, noe som øker bæreevnen, slik at større og tyngre vesener kan holde seg i luften tross den økte tyngdekraften.

Stjernen er stjernen

Når forskerne leter etter livgivende planeter, begynner de med å se på stjerner. Den lokale solen har nemlig helt avgjørende betydning for hvor gode sjanser livet har.

Normalt blir planeter i bane rundt fremmede stjerner oppdaget ved at de forårsaker et fall i lysstyrken når de beveger seg inn foran stjernen sett fra jorden. Men med en ny tyngdekraftbasert teknikk som kalles radialhastighetsmetoden kan også andre planeter oppdages.

© Lasse Lund-Andersen

Stjernen slingrer

Radialhastighetsmetoden ser på den ørlille roterende bevegelsen en stjerne utsettes for når en planet går i bane rundt den. Bevegelsen påvirker bølgelengdene i stjernens lys.

© Lasse Lund-Andersen

Stjerne på vei vekk lyser rødt

Når stjernen beveger seg vekk fra jorden i den lille roterende bevegelsen, blir bølgelengdene i lyset strukket ut. De lengre bølgelengdene innebærer at lyset fra stjernen blir mer rødlig.

© Lasse Lund-Andersen

Stjerne lyser blått på vei mot

Beveger stjernen seg mot jorden i den lille roterende bevegelsen, blir bølgelengdene i lyset komprimert. De kortere bølgelengdene innebærer at lyset fra stjernen blir mer blålig.

For at en planet kan bli superbeboelig, bør den befinne seg i den optimale avstanden av stjernen. Med andre ord bør den befinne seg noenlunde midt i den såkalte beboelige sonen, som er definert ved en maksimal og en minimal avstand.

Den maksimale avstanden er der hvor atmosfæren blir så kald at drivhusgassen karbondioksid felles ut, og planeten ender som en frossen isklump låst i en evig istid. Den minimale avstanden er der hvor drivhuseffekten løper løpsk, slik at hydrogen og dermed vann koker bort til verdensrommet.

I begge scenarier mister planeten sitt frie og flytende vann, som astrobiologene betrakter som sentralt for liv. I det henseendet er jorden faktisk ikke optimalt plassert, for den ligger veldig tett på den indre grensen i forhold til solen.

Faktisk ville en bane med bare en prosent mindre diameter antagelig ha resultert i at jorden hadde endt opp som Venus, som nettopp er preget av galopperende drivhuseffekt.

Livet kan bare oppstå i den såkalte beboelige sonen. Planeter på innsiden av sonen er for varme, og planeter på utsiden for kalde.

© Ken Ikeda Madsen

I tillegg til avstanden er også selve stjernen slett ikke optimal i jordens tilfelle. Solen er en dvergstjerne av G-typen, og forskerne mener at levetiden er for kort til at planeter rundt den kan rekke å utvikle seg til å være superbeboelige.

Fra en type G-stjerne fødes – i en kosmisk sky av gass – til den kollapser og i dødskramper sluker de innerste planetene, går det bare ti milliarder år. Reelt sett er det bare halvparten av den tiden det kan være avansert, flercellet og landlevende liv på planetene rundt stjernen.

Solen er for eksempel beregnet til å leve enda fem milliarder år, og den stadig stigende stråling vil antagelig gjøre jorden ubeboelig for liv allerede om én milliard år.

Stråling steker DNA

Fem eller seks milliarder år er det livet har til å utvikle seg på jorden. Det kan høres mye ut, men det vil i de fleste tilfeller neppe være nok. Det understreket de to fysikerne Robert A. Rohde og Richard A. Muller i 2005 i tidsskriftet Nature.

Rohde og Muller samlet alle tilgjengelige paleontologiske data og forsøkte å fastslå antallet dyreslekter på kloden i løpet av de geologiske tidsaldrene. Og konklusjonen var klar.

Siden det komplekse, flercellede livet oppsto for omtrent 700 millioner år siden, har biologisk mangfoldet eksplodert, bare avbrutt av korte episoder med masseutryddelse. Faktisk er biologisk mangfold i dag det doble av nivået på slutten av krittiden for 66 millioner år siden, da en meteor utryddet dinosaurene.

Med andre ord er økosystemene fortsatt under utvikling og vil antagelig være det i milliarder av år framover – hvis de får lov. Og jo lenger stjernen skinner, desto mer vil livet utvikle seg.

Men kritikken av solen – eller rettere sagt stjernetypen gule dverger – slutter ikke med den korte levetiden. Gule dverger sender ut også altfor mye av både røntgenstråling og energirik ultrafiolett stråling i sin ungdom. Begge deler gjør det vanskelig for livet å etablere seg fordi den veldig energirike strålingen ødelegger komplekse molekyler som DNA.

Strålingen kan være en del av forklaringen på at flercellet liv først utviklet seg da jorden var 3,7 milliarder år gammel.

Stjernen lever lenge

Til tross for at jorden har eksistert i 4,2 milliarder år, er det avanserte livet kosmisk sett ganske ferskt. Derfor mener astronomene at en superbeboelig planet på beste Gullhår-manér bør gå i bane rundt en stjerne med en lang levetid og en bred beboelig sone.

For å finne den optimale stjernen sorterer Dirk Schulze-Makuch og kollegene også ut de typene av dvergstjerner som er litt større enn solen, nemlig type B, A og F. De kaster også ut de mindre M-dvergstjernene som kalles røde dverger.

Her ligger den beboelige sonen så tett på stjernen at en planet som går i bane ville bli utsatt for langt flere partikler i den såkalte solvinden enn vi opplever på jorden, noe som på sikt ville kunne skade eller ødelegge atmosfæren.

Dermed sitter vi igjen med stjerner av K-typen kalt oransje dverger med mellom 0,5 og 0,8 solmasser. Som i eventyret om Gullhår er de oransje dvergene akkurat som de skal være: stabile, med få problematiske energiutladninger og med en lang levetid på opptil 45 milliarder år.

En av solens nærmeste naboer, Alfa Centauri, er nettopp en oransje dverg, og faktisk er stjernetypen tre ganger mer utbredt i vår del av Melkeveien enn de gule dvergstjernene som solen.

24 aspiranter utfordrer jorden

Kravet til stjernen var bare det første som forskerne etablerte ut fra modellene sine. Neste skritt var å gjennomgå de over 4600 fremmede planetene som har blitt oppdaget de siste 30 årene.

Forskerne har fastlagt omtrentlige masse, størrelse, sammensetning og avstand til den lokale stjernen for mange av planetene. For andre er den mest detaljerte informasjon bare at «de antagelig eksisterer».

Ut fra de opplysningene ble 24 av planetene utvalgte til nærmere studier. Hovedkriteriet for forskergruppen var at planetene lå i den beboelige sonen og gikk i bane rundt en oransje dvergstjerne.

© Shutterstock

3 planeter er særlig interessante

Tre av de 24 planetene Schulze-Makuch og hans to kolleger har valgt ut, er tett på å kunne oppfylle samtlige kriterier for en superbeboelig klode.

Deretter så de på planetenes størrelser. Ifølge Schulze-Makuch er en superbeboelig planet om lag 10 prosent større enn jorden. Dermed er planeten om lag 50 prosent tyngre og har en 25 prosent sterkere tyngdekraft på overflaten.

Temperatur er en annen viktig parameter som er fastlagt for en hel del planeter. Her valgte forskergruppen ut planeter som har en fem grader høyere gjennomsnittstemperatur enn jorden, slik at livet kan utfolde seg hele kloden rundt.

For at livet får de mest optimale betingelsene, bør atmosfæren inneholde 30 prosent oksygen og ikke 21 prosent, som jordens atmosfære i dag. Dessuten bær land og hav være fordelt slik at planeten har massevis av grunne kystsoner, der biologisk mangfoldet kan bli høyt, og bare få ørkener.

Men astronomene kan med den nåværende teknologien verken si noe om superplanetenes atmosfære eller overflaten.

De manglende dataene ga til gjengjeld forskerne muligheter for å teoretisere videre og peke på enda flere aspekter ved en planet som vil gjøre den superbeboelig – for eksempel et sterkt magnetfelt.

Platetektonikk er helt avgjørende for en høy grad av beboelighet. Schulze-Makuch, Heller og Guinan, Astrobiology, 2020

Jordens magnetfelt blir skapt av en jernholdig kjerne som oppsto fordi planeten under fødselen var tilstrekkelig varm og flytende til at grunnstoffene skilte seg i en jernrik kjerne og en silikatrik mantel og skorpe. En superbeboelig planet bør derfor være født under lignende forhold.

Oppdelingen i lag bidrar dessuten til den kanskje aller viktigste parameteren for en superbeboelig planet: platetektonikk. Før en planet kan bli levende, bør skorpe hele tiden oppstå og gå til grunne i en syklus.

Jorden er fortsatt enestående

På jorden oppstår platetektonikken på grunn av langsomme bevegelser i den tyktflytende mantelen mellom skorpen og kjernen, som trekker og skyver rundt skorpeplater i platetektoniske bevegelser. Det er slik de største havdypene, de høyeste fjellene og alt derimellom oppstår.

Platetektonikken sikrer tusener av unike levesteder hver sin temperatur, fuktighet og jordbunn, slik at livet har muligheter for å utvikle seg i utallige retninger.

Dessuten er platetektonikken motor i den såkalte karbonsyklusen, der karbonholdige mineraler sirkulerer ned i mantelen og kommer opp igjen gjennom vulkansk aktivitet. Syklusen balanserer atmosfærens innhold av karbondioksid og dermed klimaet over millioner av år. Uten denne innebyggede termostaten kan ikke en planet være superbeboelig.

En lang rekke romteleskoper skal nå undersøke de 24 potensielt superbeboelige planetene. På 2030-tallet vil det faktisk bli mulig å observere jordlignende eksoplaneter direkte og zoome inn på overflaten av dem.

© Shutterstock

Gigant leter etter vann

Romteleskopet James Webb blir sendt opp i 2021 og er utstyrt med et 6,5 meter bredt speil som kan fange opp varmestråling fra planeter. Analyser av lys som passerer gjennom planetenes atmosfære, kan avsløre om det finnes vann der.

©

Miniputter jakter på nye jorder

Når PLATO blir sendt opp i 2026, består det av 34 små teleskoper som kan undersøke et stort område av himmelen. Målet er å finne over 1000 planeter som er på størrelse med eller litt større enn jorden og derfor velegnet til liv.

©

Kjempespeil skal finne livets kjemi

Med et speil på hele 15 meter blir romteleskopet LUVOIRs oppløsning 24 ganger bedre enn det Hubble har. LUVOIR skal direkte observere planeter opptil 160 lysår unna og lete etter kjemiske tegn på liv. Teleskopet blir sendt opp på 2030-tallet.

Selv om de 24 utvalgte planetene på papiret er enda mer velegnet for liv enn jorden, kan de vise seg å være steindøde. Det skyldes først og fremst at biologene fortsatt ikke vet akkurat hvilke forhold liv oppstår under.

Planetene er med andre ord superbeboelige i den forstand at hvis det er liv der, så vil det ha optimale forhold – ikke i den forstand at det er større sannsynlighet for at livet vil oppstå der.

Listen på de 24 planetene er også bare forskernes første utkast. I de kommende årene forventer astronomene at data om både kjente og nye eksoplaneter velter inn fra en hel flokk av nye teleskoper.

Dermed blir listen over superbeboelige planeter ikke bare lengre, men også mye mer detaljert. Imidlertid understreker forskerne én ting: Riktignok kan de superbeboelige planetene være mer velegnet for liv, men aldri for livet, som vi kjenner det. Her vil jorden for alltid være enestående.