Shutterstock

24 kloder er superbeboelige: Jordens overmenn

Forskerne har utpekt 24 eksoplaneter som er mye mer velegnet til liv enn jorden.

En etter en klatrer astronautene mÄpende ut av landingsfartÞyet.

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

Hver eneste et skritt er anstrengende. Selv om det er flere mÄneder siden astronautene vÄknet fra hundreÄrsdvale, er musklene fortsatt ikke fullt gjenoppbygd.

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

Superbeboelige planeter er stĂžrre enn jorden. Det gir planetene en sterkere tyngdekraft og dermed en tykkere atmosfĂŠre, som tillater flere og stĂžrre dyr Ă„ leve i luften.

© Netflix

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

Forskerne som valgte ut mÄlet for menneskehetens fÞrste 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 Ä spÞrre seg hva livet ville foretrekke hvis det hadde fritt valg pÄ Þverste hylle.

Ville jorden vĂŠre mer mangfoldig hvis den boblende biologiske gryta ikke bare kokte i SĂžr-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 UniversitÀt i Berlin opp spÞrsmÄlet. Sammen med kollegaen René Heller og astronomen Edward F. Guinan modellerte han andre planeters utvikling og skrudde pÄ et utall av parametere som stjernetype, planetstÞrrelse og klimaforhold.

Med bakgrunn i modellene pekte forskergruppen pÄ 24 mulige superbeboelige planeter som de oppfordret astronomene til Ä se nÊrmere pÄ.

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

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

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

For det fÞrste vil det fÄ et stÞrre areal Ä spre seg pÄ og utvikle seg i ulike retninger. For det andre vil en planet med et sterkere gravitasjonsfelt holde pÄ mer av atmosfÊren sin. Lufttrykket i atmosfÊren vil derfor vÊre markant hÞyere enn pÄ jorden, noe som Þker bÊreevnen, slik at stÞrre og tyngre vesener kan holde seg i luften tross den Þkte tyngdekraften.

Stjernen er stjernen

NÄr forskerne leter etter livgivende planeter, begynner de med Ä se pÄ stjerner. Den lokale solen har nemlig helt avgjÞrende betydning for hvor gode sjanser livet har.

LysbĂžlger avslĂžrer planeter

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

© Lasse Lund-Andersen

Stjernen slingrer

Radialhastighetsmetoden ser pÄ den Þrlille roterende bevegelsen en stjerne utsettes for nÄr en planet gÄr i bane rundt den. Bevegelsen pÄvirker bÞlgelengdene i stjernens lys.

© Lasse Lund-Andersen

Stjerne pÄ vei vekk lyser rÞdt

NÄr stjernen beveger seg vekk fra jorden i den lille roterende bevegelsen, blir bÞlgelengdene i lyset strukket ut. De lengre bÞlgelengdene innebÊrer at lyset fra stjernen blir mer rÞdlig.

© Lasse Lund-Andersen

Stjerne lyser blÄtt pÄ vei mot

Beveger stjernen seg mot jorden i den lille roterende bevegelsen, blir bÞlgelengdene i lyset komprimert. De kortere bÞlgelengdene innebÊrer at lyset fra stjernen blir mer blÄlig.

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

Den maksimale avstanden er der hvor atmosfÊren blir sÄ kald at drivhusgassen karbondioksid felles ut, og planeten ender som en frossen isklump lÄst i en evig istid. Den minimale avstanden er der hvor drivhuseffekten lÞper lÞpsk, 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 pÄ 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 oppstÄ i den sÄkalte beboelige sonen. Planeter pÄ innsiden av sonen er for varme, og planeter pÄ utsiden for kalde.

© Ken Ikeda Madsen

I tillegg til avstanden er ogsÄ 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 Ä utvikle seg til Ä vÊre superbeboelige.

Fra en type G-stjerne fĂždes – i en kosmisk sky av gass – til den kollapser og i dĂždskramper sluker de innerste planetene, gĂ„r det bare ti milliarder Ă„r. Reelt sett er det bare halvparten av den tiden det kan vĂŠre avansert, flercellet og landlevende liv pĂ„ planetene rundt stjernen.

Solen er for eksempel beregnet til Ä leve enda fem milliarder Är, og den stadig stigende strÄling vil antagelig gjÞre jorden ubeboelig for liv allerede om én milliard Är.

StrÄling steker DNA

Fem eller seks milliarder Är er det livet har til Ä utvikle seg pÄ jorden. Det kan hÞres mye ut, men det vil i de fleste tilfeller neppe vÊre 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 forsÞkte Ä fastslÄ antallet dyreslekter pÄ kloden i lÞpet av de geologiske tidsaldrene. Og konklusjonen var klar.

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

Med andre ord er Ăžkosystemene fortsatt under utvikling og vil antagelig vĂŠre det i milliarder av Ă„r framover – hvis de fĂ„r 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 ogsĂ„ altfor mye av bĂ„de rĂžntgenstrĂ„ling og energirik ultrafiolett strĂ„ling i sin ungdom. Begge deler gjĂžr det vanskelig for livet Ă„ etablere seg fordi den veldig energirike strĂ„lingen Ăždelegger komplekse molekyler som DNA.

StrÄlingen kan vÊre en del av forklaringen pÄ at flercellet liv fÞrst utviklet seg da jorden var 3,7 milliarder Är gammel.

Stjernen lever lenge

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

Her ligger den beboelige sonen sÄ tett pÄ stjernen at en planet som gÄr i bane ville bli utsatt for langt flere partikler i den sÄkalte solvinden enn vi opplever pÄ jorden, noe som pÄ sikt ville kunne skade eller Þdelegge atmosfÊren.

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

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

24 aspiranter utfordrer jorden

Kravet til stjernen var bare det fÞrste som forskerne etablerte ut fra modellene sine. Neste skritt var Ä gjennomgÄ de over 5000 fremmede planetene som har blitt oppdaget de siste 30 Ärene.

Forskerne har fastlagt omtrentlige masse, stÞrrelse, 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 nÊrmere studier. Hovedkriteriet for forskergruppen var at planetene lÄ i den beboelige sonen og gikk i bane rundt en oransje dvergstjerne.

© Shutterstock

3 planeter er sĂŠrlig interessante

Deretter sÄ de pÄ planetenes stÞrrelser. IfÞlge Schulze-Makuch er en superbeboelig planet om lag 10 prosent stÞrre enn jorden. Dermed er planeten om lag 50 prosent tyngre og har en 25 prosent sterkere tyngdekraft pÄ 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 hĂžyere gjennomsnittstemperatur enn jorden, slik at livet kan utfolde seg hele kloden rundt.

For at livet fÄr de mest optimale betingelsene, bÞr atmosfÊren inneholde 30 prosent oksygen og ikke 21 prosent, som jordens atmosfÊre i dag. Dessuten bÊr land og hav vÊre fordelt slik at planeten har massevis av grunne kystsoner, der biologisk mangfoldet kan bli hÞyt, og bare fÄ Þrkener.

Men astronomene kan med den nÄvÊrende teknologien verken si noe om superplanetenes atmosfÊre eller overflaten.

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

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

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

Oppdelingen i lag bidrar dessuten til den kanskje aller viktigste parameteren for en superbeboelig planet: platetektonikk. FÞr en planet kan bli levende, bÞr skorpe hele tiden oppstÄ og gÄ til grunne i en syklus.

Jorden er fortsatt enestÄende

PÄ jorden oppstÄr platetektonikken pÄ 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 stÞrste havdypene, de hÞyeste fjellene og alt derimellom oppstÄr.

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

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

Nye teleskoper gransker superplanetene

En lang rekke romteleskoper skal nÄ undersÞke de 24 potensielt superbeboelige planetene. PÄ 2030-tallet vil det faktisk bli mulig Ä observere jordlignende eksoplaneter direkte og zoome inn pÄ overflaten av dem.

© Shutterstock

Gigant leter etter vann

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

Miniputter jakter pÄ nye jorder

NÄr PLATO blir sendt opp i 2026, bestÄr det av 34 smÄ teleskoper som kan undersÞke et stort omrÄde av himmelen. MÄlet er Ä finne over 1000 planeter som er pÄ stÞrrelse med eller litt stÞrre enn jorden og derfor velegnet til liv.

Kjempespeil skal finne livets kjemi

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

Selv om de 24 utvalgte planetene pÄ papiret er enda mer velegnet for liv enn jorden, kan de vise seg Ä vÊre steindÞde. Det skyldes fÞrst og fremst at biologene fortsatt ikke vet akkurat hvilke forhold liv oppstÄr under.

Planetene er med andre ord superbeboelige i den forstand at hvis det er liv der, sĂ„ vil det ha optimale forhold – ikke i den forstand at det er stĂžrre sannsynlighet for at livet vil oppstĂ„ der.

Listen pÄ de 24 planetene er ogsÄ bare forskernes fÞrste utkast. I de kommende Ärene forventer astronomene at data om bÄde kjente og nye eksoplaneter velter inn fra en hel flokk av nye teleskoper.

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

Artikkelen ble utgitt fĂžrste gang i 2021.