24 kloder er superbeboelige: Jordens overmænd

Vi bryster os af vores flydende vand, iltfyldte atmosfære og en perfekt placering i forhold til vores stjerne, men nu har et hold af forskere regnet på det og konkluderet, at Jorden langtfra er universets mest egnede sted til at huse liv.

Vi bryster os af vores flydende vand, iltfyldte atmosfære og en perfekt placering i forhold til vores stjerne, men nu har et hold af forskere regnet på det og konkluderet, at Jorden langtfra er universets mest egnede sted til at huse liv.

Shutterstock

En efter en besv√¶rer astronauterne sig m√•bende ud af landingsfart√łjet.

Hvor end gruppen af kosmiske nybyggere vender sig hen, er overfladen dækket af en urskov af fremmedartede vækster i blålige nuancer, der grådigt fortærer den lokale sols orange lys.

Hvert et skridt er anstrengende. Selvom det er flere måneder siden, astronauterne vågnede fra deres hundredårige dvale, er musklerne stadig ikke fuldt genopbyggede.

Det hj√¶lper heller ikke ligefrem, at den fremmede planets st√¶rkere tyngdefelt f√•r selv den letteste af astronauterne til at veje langt over 100 kg ‚Äď et n√łdvendigt onde for at opleve det scenarie, der udspiller sig omkring dem.

Superbeboelige planeter er st√łrre end Jorden. Det giver planeterne en st√¶rkere tyngdekraft og dermed en tykkere atmosf√¶re, som tillader mange og st√łrre dyr at leve i luften.

© Netflix

I alle st√łrrelser og former kryber, kravler, klatrer og kredser mystiske dyr overalt. Selv naturstridigt store v√¶sener sv√¶ver forbi h√łjt over de lilla tr√¶kroner.

Forskerne, der udvalgte m√•let for menneskehedens f√łrste interstellare ekspedition, havde ret. Der findes planeter, som er langt bedre egnet for liv end Jorden, og denne er absolut en af dem.

Superplaneter vrimler med liv

Jorden er det eneste sted i universet, hvor vi med sikkerhed ved, der er liv. Alene Amazonas er hjemsted for mindst tre millioner arter. Alligevel valgte astrobiologerne Ren√© Heller og John Armstrong i 2013 at sp√łrge sig selv, hvad livet ville foretr√¶kke, hvis det havde frit valg p√• alle hylder.

Ville Jorden være mere mangfoldig, hvis den boblende biologiske gryde ikke kun kogte i Sydamerikas regnskov, men over hele kloden?

Tankeeksperimentet udm√łntede sig i en banebrydende teoretisk artikel, hvor Jorden blev vendt og drejet, og alle interessante parametre blev optimeret.

I 2020 samlede astronomiprofessoren Dirk Schulze-Makuch fra Technische Universit√§t i Berlin sp√łrgsm√•let op. Sammen med kollegaen Ren√© Heller og astronomen Edward F. Guinan modellerede han p√• andre planeters udvikling og skruede p√• et utal af parametre som stjernetype, planetst√łrrelse og klimaforhold.

Med baggrund i modellerne pegede forskergruppen på 24 mulige superbeboelige planeter, som de opfordrede astronomer til at kigge nærmere på.

Forskernes viden om planeterne er fortsat relativt begr√¶nset. Selv Solens n√¶rmeste nabostjerne, Proxima Centauri, befinder sig 40.208.000.000.000 km v√¶k eller omtrent 268.770 gange str√¶kningen fra Jorden til Solen. Afstanden g√łr det umuligt at observere planeterne direkte.

St√łrrelsen af planeterne er dog en af de ting, forskerne med rimelig pr√¶cision kan m√•le, og f√¶lles for de 24 planeter er, at de alle er st√łrre end Jorden. Jo st√łrre en planet er, des st√łrre overflade har den, og des kraftigere tyngdekraft, hvilket giver livet flere fordele.

Planeter kan være helt forskellige fra Jorden, men stadig tilbyde bedre vilkår for opståen og udvikling af liv. Astrobiologerne René Heller og John Armstrong

For det f√łrste vil det f√• et st√łrre areal at sprede sig p√• og udvikle sig i forskellige retninger. For det andet vil en planet med et st√¶rkere tyngdefelt holde p√• mere af sin atmosf√¶re. Lufttrykket i atmosf√¶ren vil derfor v√¶re markant h√łjere end p√• Jorden, hvilket √łger b√¶reevnen, s√• st√łrre og tungere v√¶sener kan holde sig i luften trods den √łgede tyngdekraft.

Stjernen er stjernen

N√•r forskerne s√łger efter livgivende planeter, begynder de med at kigge stjerner. Den lokale sol har nemlig altafg√łrende betydning for, hvor gode chancer livet har.

Normalt bliver planeter om fremmede stjerner opdaget, ved at de forårsager et dyk i lysstyrken, når de kredser ind foran stjernen set fra Jorden. Men med en ny tyngdekraftbaseret teknik kaldet radialhastighedsmetoden kan andre planeter også opdages.

© Lasse Lund-Andersen

Stjernen slingrer

Radialhastighedsmetoden kigger p√• den lillebitte roterende bev√¶gelse, en stjerne uds√¶ttes for, n√•r en planet kredser omkring den. Bev√¶gelsen p√•virker b√łlgel√¶ngderne i stjernens lys.

© Lasse Lund-Andersen

Stjerne p√• vej v√¶k lyser r√łdt

N√•r stjernen bev√¶ger sig v√¶k fra Jorden i den lille roterende bev√¶gelse, bliver b√łlgel√¶ngderne i lyset strukket ud. De l√¶ngere b√łlgel√¶ngder betyder, at lyset fra stjernen bliver mere r√łdligt.

© Lasse Lund-Andersen

Im√łdekommende stjerne lyser bl√•t

Bev√¶ger stjernen sig imod Jorden i den lille roterende bev√¶gelse, bliver b√łlgel√¶ngderne i lyset komprimeret. De kortere, b√łlgel√¶ngder betyder, at lyset fra stjernen bliver mere bl√•ligt.

For at en planet kan blive superbeboelig, skal den befinde sig i den optimale afstand af sin stjerne. Med andre ord skal den kredse nogenlunde midt i den s√•kaldte beboelige zone, som er defineret ved en maksimal og en minimal kredsl√łbsafstand.

Den maksimale afstand er der, hvor atmosf√¶ren bliver s√• kold, at drivhusgassen kuldioxid sner ud, og planeten ender som en frossen isklump l√•st i en evig istid. Den minimale afstand er der, hvor drivhuseffekten l√łber l√łbsk, s√• brint og dermed vand koger bort til verdensrummet.

I begge scenarier mister planeten sit frie og flydende vand, som astrobiologerne betragter som centralt for liv. I den henseende er Jorden faktisk langtfra optimalt placeret, da den ligger meget tæt på den indre grænse i forhold til Solen.

Faktisk ville et kredsl√łb med blot en procent mindre diameter formentlig have resulteret i, at Jorden var endt som Venus, der netop er pr√¶get af galoperende drivhuseffekt.

Livet kan kun opstå i den såkaldte beboelige zone. Planeter på indersiden af zonen er for varme, og planeter på ydersiden for kolde.

© Ken Ikeda Madsen

Ud over afstanden er også selve stjernen langtfra optimal i Jordens tilfælde. Solen er en dværgstjerne af G-typen, og forskerne vurderer, at dens levetid er for kort til, at planeter omkring den kan nå at udvikle sig til at være superbeboelige.

Fra en G-typestjerne f√łdes i en kosmisk sky af gas, til den kollapser og i d√łdskramper opsluger de inderste planeter, g√•r der blot ti milliarder √•r. Reelt set er det kun halvdelen af den tid, stjernen underst√łtter avanceret, flercellet og landlevende liv.

Solen er fx beregnet til at leve endnu fem milliarder √•r, men dens stadig stigende udstr√•ling vil formentlig g√łre Jorden ubeboelig for liv allerede om √©n milliard √•r.

Stråling rister dna

De fem eller seks milliarder år, som livet ender med at have haft til at udvikle sig på Jorden, kan lyde af meget, men det vil i de fleste tilfælde næppe være tid nok. Det understregede de to fysikere Robert A. Rohde og Richard A. Muller i 2005 i tidsskriftet Nature.

Rohde og Muller samlede alle tilg√¶ngelige pal√¶ontologiske data og fors√łgte at fastsl√• antallet af dyresl√¶gter p√• kloden i l√łbet af de geologiske tidsaldre. Og deres konklusion var klar.

Siden det komplekse, flercellede liv opstod for omtrent 700 millioner √•r siden, er biodiversiteten eksploderet i voldsom grad kun afbrudt af korte episoder med masseudd√łen. Faktisk er biodiversiteten i dag dobbelt s√• h√łj som i slutningen af kridttiden for 66 milloner √•r siden, hvor en meteor udryddede dinosaurerne.

Med andre ord er √łkosystemerne fortsat under udvikling og vil formentlig v√¶re det i milliarder af √•r fremover, hvis de f√•r lov. Og jo l√¶ngere stjernen skinner, des mere vil livet udvikle sig.

Men kritikken af Solen ‚Äď eller rettere stjernetypen gule dv√¶rge ‚Äď slutter ikke med den korte levetid. Gule dv√¶rge udsender ogs√• alt for meget b√•de r√łntgenstr√•ling og h√•rd ultraviolet str√•ling i deres ungdom. Begge dele g√łr det sv√¶rt for livet at etablere sig, fordi den meget energirige str√•ling √łdel√¶gger komplekse molekyler som dna.

Str√•lingen kan v√¶re en del af forklaringen p√•, hvorfor flercellet liv f√łrst udviklede sig, da Jorden var 3,7 milliarder √•r gammel.

Stjernen længe leve

Til trods for at Jorden har eksisteret i 4,2 milliarder år, er det avancerede liv kosmisk set stadig kun ved at få fodfæste. Derfor vurderer astronomerne, at en superbeboelig planet på bedste guldlokmanér skal kredse om en stjerne med en lang levetid og en bred beboelig zone.

For at finde den optimale stjerne frasorterer Dirk Schulze-Makuch og kollegerne ogs√• de typer af dv√¶rgstjerner, som er lidt st√łrre end Solen, nemlig type B, A og F. Ud ryger ogs√• de mindre M-dv√¶rgstjerner kaldet r√łde dv√¶rge.

Her ligger den beboelige zone s√• t√¶t p√• stjernen, at en planet i kredsl√łb ville blive udsat for langt flere ladede partikler i den s√•kaldte solvind, end vi oplever p√• Jorden, hvilket p√• sigt ville kunne skade eller helt √łdel√¶gge atmosf√¶ren.

Tilbage i puljen er kun stjerner af K-typen kaldet orange dværge med en masse på mellem 0,5 og 0,8 gange Solens. Som i eventyret om Guldlok er de orange dværge lige præcis, som de skal være: stabile, med få problematiske energiudladninger og med en lang levetid på op til 45 milliarder år.

En af Solens tætteste nabostjerner, Alfa Centauri, er netop en orange dværg, og faktisk er stjernetypen tre gange mere udbredt i vores del af Mælkevejen end de gule dværgstjerner som Solen.

24 aspiranter udfordrer Jorden

Kravet til stjernen var blot det f√łrste, som forskerne opstillede ud fra deres modeller. N√¶ste skridt var at gennemrode de over 5000 planeter om fremmede stjerner, som er blevet opdaget de seneste 30 √•r.

Nogle af planeterne har f√•et fastlagt deres omtrentlige masse, st√łrrelse, sammens√¶tning og afstand til den lokale stjerne. For andre er den mest detaljerede information blot, at ‚Äúde formentlig eksisterer‚ÄĚ.

Ud fra de informationer blev 24 af planeterne udvalgt til n√¶rmere unders√łgelse. Hovedkriteriet for forskerholdet var, at planeterne l√• i den beboelige zone om en orange dv√¶rgstjerne.

© Shutterstock

3 planeter er særlig interessante

Tre af de 24 planeter, Schulze-Makuch og hans to kolleger har udvalgt, er tæt på at kunne opfylde samtlige kriterier for en superbeboelig klode.

Derefter kiggede de p√• planeternes st√łrrelser. If√łlge Schulze-Makuch er en superbeboelig planet ca. 10 pct. st√łrre end Jorden. Dermed er planeten ca. 50 pct. tungere og har en 25 pct. st√¶rkere tyngdekraft.

Temperatur er en anden vigtig parameter, som er fastlagt for en hel del planeter. Her udvalgte forskerholdet planeter, der har en fem grader h√łjere gennemsnitstemperatur end Jorden, s√• livet kan udfolde sig hele kloden rundt.

For at livet f√•r de mest optimale betingelser, skal atmosf√¶ren indeholde 30 pct. ilt og ikke 21 pct., som Jordens g√łr i dag. Derudover skal land og hav v√¶re fordelt, s√• planeten har masser af lavvandede kystzoner, hvor biodiversiteten kan blive h√łj, og kun f√• √łrkener.

Men astronomerne kan med den nuværende teknologi hverken sige noget om superplaneternes atmosfære eller overfladen.

De manglende data gav til geng√¶ld forskerne mulighed for at teoretisere videre og pege p√• endnu flere aspekter ved en planet, som vil g√łre den superbeboelig ‚Äď fx et st√¶rkt magnetfelt.

Pladetektonik er altafg√łrende for en h√łj grad af beboelighed. Schulze-Makuch, Heller og Guinan, Astrobiology, 2020

Jordens magnetfelt bliver skabt af en jernholdig kerne, som opstod, fordi planeten under sin f√łdsel var tilstr√¶kkelig varm og flydende til, at grundstofferne adskilte sig i en jernrig kerne og en silikatrig kappe og skorpe. En superbeboelig planet skal derfor v√¶re f√łdt under lignende forhold.

Opdelingen i lag bidrager desuden til den m√•ske allervigtigste parameter for en superbeboelig planet: pladetektonik. F√łr en planet kan blive levende, skal jordskorpe hele tiden opst√• og g√• til grunde i en cyklus.

Jorden er stadig enestående

P√• Jorden opst√•r pladetektonikken pga. langsomme bev√¶gelser i den tyktflydende kappe mellem skorpen og kernen, som tr√¶kker og skubber skorpeplader rundt i pladetektoniske bev√¶gelser. Det er s√•dan, de st√łrste havdyb, de h√łjeste bjerge og alt derimellem opst√•r.

Pladetektonikken sikrer tusinder af unikke levesteder med bl.a. hver deres temperatur, fugtighed og jordbund, så livet har mulighed for at udvikle sig i utallige retninger.

Derudover er pladetektonikken motoren i den såkaldte kulstofcyklus, hvor kulstofholdige mineraler cirkulerer ned i kappen og kommer op igen gennem vulkansk aktivitet. Cyklussen balancerer atmosfærens indhold af kuldioxid og dermed klimaet over millioner af år. Uden denne indbyggede termostat kan en planet ikke være superbeboelig.

En lang r√¶kke rumteleskoper st√•r p√• spring til at unders√łge de 24 potentielt superbeboelige planeter. I 2030‚Äôerne vil det endda blive muligt at observere jordlignende exoplaneter direkte og zoome ind p√• deres overflade.

© Shutterstock

Gigant s√łger efter vand

Rumteleskopet James Webb, der blev sendt op i 2021, er udstyret med et 6,5 m bredt spejl, der kan opfange varmestr√•ling fra planeter. Analyser af lys, der passerer gennem planeternes atmosf√¶re, kan afsl√łre, om de rummer vand.

©

Miniputter jagter nye jorde

N√•r PLATO bliver sendt op i 2026, best√•r det af 34 sm√• teleskoper, der kan unders√łge et stort omr√•de af himlen. M√•let er at finde over 1000 planeter, som er p√• st√łrrelse med eller lidt st√łrre end Jorden og derfor velegnede til liv.

©

Kæmpespejl skal finde livets kemi

Med et spejl p√• hele 15 m bliver rumteleskopet LUVOIR‚Äôs opl√łsning 24 gange bedre end Hubbles. LUVOIR skal direkte observere planeter op til 160 lys√•r v√¶k og lede efter kemiske tegn p√• liv. Teleskopet bliver sendt op i 2030‚Äôerne.

Selvom de 24 udvalgte planeter p√• papiret er endnu mere velegnede for liv end Jorden, kan de vise sig at v√¶re stend√łde. Det skyldes f√łrst og fremmest, at biologerne endnu ikke ved, pr√¶cis hvilke forhold liv opst√•r under.

Planeterne er med andre ord superbeboelige alene i forst√•elsen, hvis der allerede er liv, s√• vil det trives optimalt, og ikke i forst√•elsen, her har livet med endnu st√łrre sikkerhed end p√• Jorden udviklet sig.

De 24 planeter er ogs√• kun forskernes f√łrste og forel√łbige bud. I de kommende √•r forventer astronomerne, at data om b√•de kendte og nye exoplaneter v√¶lter ind fra en hel flok af nye teleskoper.

Dermed bliver listen over superbeboelige planeter ikke blot længere, men også langt mere detaljeret. Dog understreger forskerne én ting: Nok kan de superbeboelige planeter være mere velegnede for liv, men aldrig for livet, som vi kender det. Her vil Jorden for altid være enestående.

Artiklen blev udgivet f√łrste gang i 2021.