24 kloder er superbeboelige: Jordens overmænd

I alle størrelser og former kryber, kravler, klatrer og kredser mystiske dyr overalt. Selv naturstridigt store væsener svæver forbi højt over de lilla trækroner.

Forskerne, der udvalgte målet for menneskehedens første 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 René Heller og John Armstrong i 2013 at spørge sig selv, hvad livet ville foretrække, hvis det havde frit valg på alle hylder.

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

Tankeeksperimentet udmøntede 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 Universität i Berlin spørgsmålet op. Sammen med kollegaen René Heller og astronomen Edward F. Guinan modellerede han på andre planeters udvikling og skruede på et utal af parametre som stjernetype, planetstørrelse 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 begrænset. Selv Solens nærmeste nabostjerne, Proxima Centauri, befinder sig 40.208.000.000.000 km væk eller omtrent 268.770 gange strækningen fra Jorden til Solen. Afstanden gør det umuligt at observere planeterne direkte.

Størrelsen af planeterne er dog en af de ting, forskerne med rimelig præcision kan måle, og fælles for de 24 planeter er, at de alle er større end Jorden. Jo større en planet er, des større overflade har den, og des kraftigere tyngdekraft, hvilket giver livet flere fordele.

For det første vil det få et større areal at sprede sig på og udvikle sig i forskellige retninger. For det andet vil en planet med et stærkere tyngdefelt holde på mere af sin atmosfære. Lufttrykket i atmosfæren vil derfor være markant højere end på Jorden, hvilket øger bæreevnen, så større og tungere væsener kan holde sig i luften trods den øgede tyngdekraft.

Stjernen er stjernen

Når forskerne søger efter livgivende planeter, begynder de med at kigge stjerner. Den lokale sol har nemlig altafgørende betydning for, hvor gode chancer livet har.

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 såkaldte beboelige zone, som er defineret ved en maksimal og en minimal kredsløbsafstand.

Den maksimale afstand er der, hvor atmosfæren bliver så kold, at drivhusgassen kuldioxid sner ud, og planeten ender som en frossen isklump låst i en evig istid. Den minimale afstand er der, hvor drivhuseffekten løber løbsk, så 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 kredsløb med blot en procent mindre diameter formentlig have resulteret i, at Jorden var endt som Venus, der netop er præget af galoperende drivhuseffekt.

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 fødes i en kosmisk sky af gas, til den kollapser og i dødskramper opsluger de inderste planeter, går der blot ti milliarder år. Reelt set er det kun halvdelen af den tid, stjernen understøtter avanceret, flercellet og landlevende liv.

Solen er fx beregnet til at leve endnu fem milliarder år, men dens stadig stigende udstråling vil formentlig gøre Jorden ubeboelig for liv allerede om én milliard år.

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 tilgængelige palæontologiske data og forsøgte at fastslå antallet af dyreslægter på kloden i løbet af de geologiske tidsaldre. Og deres konklusion var klar.

Siden det komplekse, flercellede liv opstod for omtrent 700 millioner år siden, er biodiversiteten eksploderet i voldsom grad kun afbrudt af korte episoder med masseuddøen. Faktisk er biodiversiteten i dag dobbelt så høj som i slutningen af kridttiden for 66 milloner år siden, hvor en meteor udryddede dinosaurerne.

Med andre ord er økosystemerne fortsat under udvikling og vil formentlig være det i milliarder af år fremover, hvis de får lov. Og jo længere stjernen skinner, des mere vil livet udvikle sig.

Men kritikken af Solen – eller rettere stjernetypen gule dværge – slutter ikke med den korte levetid. Gule dværge udsender også alt for meget både røntgenstråling og hård ultraviolet stråling i deres ungdom. Begge dele gør det svært for livet at etablere sig, fordi den meget energirige stråling ødelægger komplekse molekyler som dna.

Strålingen kan være en del af forklaringen på, hvorfor flercellet liv først udviklede sig, da Jorden var 3,7 milliarder år gammel.

For at finde den optimale stjerne frasorterer Dirk Schulze-Makuch og kollegerne også de typer af dværgstjerner, som er lidt større end Solen, nemlig type B, A og F. Ud ryger også de mindre M-dværgstjerner kaldet røde dværge.

Her ligger den beboelige zone så tæt på stjernen, at en planet i kredsløb ville blive udsat for langt flere ladede partikler i den såkaldte solvind, end vi oplever på Jorden, hvilket på sigt ville kunne skade eller helt ødelægge atmosfæren.

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 første, som forskerne opstillede ud fra deres modeller. Næste skridt var at gennemrode de over 5000 planeter om fremmede stjerner, som er blevet opdaget de seneste 30 år.

Nogle af planeterne har fået fastlagt deres omtrentlige masse, størrelse, sammensætning og afstand til den lokale stjerne. For andre er den mest detaljerede information blot, at “de formentlig eksisterer”.

Ud fra de informationer blev 24 af planeterne udvalgt til nærmere undersøgelse. Hovedkriteriet for forskerholdet var, at planeterne lå i den beboelige zone om en orange dværgstjerne.

Derefter kiggede de på planeternes størrelser. Ifølge Schulze-Makuch er en superbeboelig planet ca. 10 pct. større end Jorden. Dermed er planeten ca. 50 pct. tungere og har en 25 pct. stærkere tyngdekraft.

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

For at livet får de mest optimale betingelser, skal atmosfæren indeholde 30 pct. ilt og ikke 21 pct., som Jordens gør i dag. Derudover skal land og hav være fordelt, så planeten har masser af lavvandede kystzoner, hvor biodiversiteten kan blive høj, og kun få ørkener.

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

De manglende data gav til gengæld forskerne mulighed for at teoretisere videre og pege på endnu flere aspekter ved en planet, som vil gøre den superbeboelig – fx et stærkt magnetfelt.

Jordens magnetfelt bliver skabt af en jernholdig kerne, som opstod, fordi planeten under sin fødsel var tilstrækkelig varm og flydende til, at grundstofferne adskilte sig i en jernrig kerne og en silikatrig kappe og skorpe. En superbeboelig planet skal derfor være født under lignende forhold.

Opdelingen i lag bidrager desuden til den måske allervigtigste parameter for en superbeboelig planet: pladetektonik. Før en planet kan blive levende, skal jordskorpe hele tiden opstå og gå til grunde i en cyklus.

Jorden er stadig enestående

På Jorden opstår pladetektonikken pga. langsomme bevægelser i den tyktflydende kappe mellem skorpen og kernen, som trækker og skubber skorpeplader rundt i pladetektoniske bevægelser. Det er sådan, de største havdyb, de højeste bjerge og alt derimellem opstår.

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.

Selvom de 24 udvalgte planeter på papiret er endnu mere velegnede for liv end Jorden, kan de vise sig at være stendøde. Det skyldes først og fremmest, at biologerne endnu ikke ved, præcis hvilke forhold liv opstår under.

Planeterne er med andre ord superbeboelige alene i forståelsen, hvis der allerede er liv, så vil det trives optimalt, og ikke i forståelsen, her har livet med endnu større sikkerhed end på Jorden udviklet sig.

De 24 planeter er også kun forskernes første og foreløbige bud. I de kommende år forventer astronomerne, at data om både kendte og nye exoplaneter vælter 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 første gang i 2021.