Nu skal vi måle rumvæsenernes åndedræt

Der er to muligheder: Enten er vi alene i universet, eller også er vi ikke. Begge muligheder er lige skræmmende.

Citatet fra science fiction-forfatteren Arthur C. Clarke opsummerer vores nuværende viden om liv i rummet.

Vi har ingen konkrete beviser på liv derude, men vi har i dag fundet ca. 4000 kloder i andre solsystemer, så astronomer mener, at livet sagtens kan gemme sig andre steder.

Og for første gang har vi nu metoderne til at finde det, hvis det er der.

Forskerne har kortlagt exoplaneters kredsløb, størrelser og masser i løbet af de seneste 30 år, og nu begynder det store arbejde at kaste en række gennembrud af sig.

Det helt store kom, da forskere analyserede observationer lavet af Hubbleteleskopet og fandt tegn på vanddamp i atmosfæren på en planet i et andet solsystem.

Endda en planet, der kan karakteriseres som beboelig, fordi den kredser om sin stjerne i den rette afstand, og samtidig kan kaldes jordlignende takket være dens størrelse.

Astronomerne har dermed fundet det afgørende spor, som gør, at de kan tage springet ind i en ny guldalder for jagten på liv i rummet.

NASAs nyeste planetjæger har fundet en jordlignende planet - se hvordan den ser ud her:

Hvor kan livet bo?

I 1993 definerede astronomen James Kasting begrebet “den beboelige zone”. Flydende vand er basis for alt liv, vi kender til.

Derfor må vi, sagde Kasting, fastlægge den afstand fra en stjerne, hvor temperaturen betyder, at vand hverken fordamper eller fryser.

Den beboelige zone fik tilnavnet ‘guldlokzonen’ efter eventyret, hvor grøden hverken må være for varm eller for kold.

Definitionen har siden fungeret som rettesnor for, hvordan forskere analyserer andre solsystemer.

To år efter at Kastings artikel udkom, fandt astronomer 51 Pegasi b, den første fundne exoplanet, der kredser om en stjerne, som ligner vores egen Sol.

Planeten blev fundet ved hjælp af metoden radialhastighed, hvor astronomerne måler forskydninger i bølgelængden af stjernelys, som skyldes tyngdekraften fra planeten, der trækker i stjernen på sin vej rundt om den.

Ud fra forskydningen af lyset kan planetens masse beregnes. Jo større masse, jo mere bliver lyset dels “strakt” og dermed rødere, dels “sammenpresset” og dermed mere blåt.

Guldlokzonen bliver virkelig

Siden 1995 er der bygget større og skarpere teleskoper på Jorden og sendt mere og mere avancerede rumteleskoper på exoplanetjagt.

Astronomer har observeret ikke blot planeternes masser, som det var tilfældet med 51 Pegasi b, men også deres diameter.

Rumteleskopet CHEOPS, som blev opsendt i december 2019, skal netop fastlægge diametermål for planeter, der allerede er spottet ved hjælp af teleskoper på Jorden.

Diameteren kan findes med transitmetoden, hvor forskere måler, hvor meget en stjernes lysstyrke dykker, mens en planet krydser ind foran.

Når astronomer både kender en planets masse og størrelse, kan de udregne tætheden, og dermed om planeten eksempelvis er en gasplanet som Jupiter og Saturn eller en fast klippeplanet som Jorden og Venus.

I dag er omkring 4000 exoplaneter observeret og bekræftet ved brug af teleskoper som Hubble, Kepler og Spitzer.

Astronomer har et detaljeret katalog over planeter, og “guldlokzonen” er ikke længere kun et begreb, der stammer fra eventyrernes verden, men et veldokumenteret fænomen.

Vanddamp åbner ny æra

I september 2019 tilføjede astronomer en afgørende brik til puslespillet om liv i rummet, da ny forskning påviste vand i atmosfæren på planeten K2-18 b.

Planeten er cirka 110 lysår fra Solsystemet og er med en masse otte gange større end Jordens en såkaldt superjord.

Planeten er tæt på sin stjerne og bruger bare 33 døgn på at komme en hel gang rundt, men klodens temperaturer er moderate, da stjernen er væsentlig svagere end vores Sol.

Og da astronomer studerede K2-18 b ved hjælp af Hubbleteleskopet, så de, at noget af lyset fra dens stjerne blev optaget af molekyler, når det passerede gennem planetens atmosfære.

Bølgelængderne på det lys, der “forsvandt” undervejs, stemte overens med et velkendt molekyle, der kan optage lys – H20.

Forskerne havde fundet vanddamp i atmosfæren – og en analyse pegede endda i retning af, at regnvejr sandsynligvis præger klimaet på K2-18 b.

Begrebet guldlokzonen blev nu bakket op af en observation af vand.

Selvom forskere endnu er i tvivl om, præcis hvor gode betingelser livet har på K2-18 b, er vandfundet et kæmpe gennembrud – et gennembrud, der åbner en ny tidsalder for udforskningen af rummet.

Nu zoomer forskerne ind på planeter, der er så lig Jorden, at vi med videnskabeligt belæg kan sige, at vi kan forvente at finde livstegn.

Vi går fra at kortlægge “guldlokplaneter” til at gøre konkrete observationer, der afgør, hvilken af Arthur C. Clarkes to muligheder der er rigtig: Er vi alene – eller er vi ikke?

Forestil dig en fremtid, hvor livets eksistens uden for Solsystemet ikke længere er et ubesvaret spørgsmål.

Livet er påvist videnskabeligt på tusinder eller millioner af kloder derude.

Metangassen fra primitive dyrs fordøjelsessystemer er blevet målt med avancerede teleskoper, og lyset fra rumskibe fremstillet af højt intelligente civilisationer er blevet observeret.

Lyder det som ren science fiction? Det mener 58-årige Avi Loeb ikke. Han er teoretisk fysiker, astronom og leder af Harvards Institut for Astronomi.

“Vi ved ikke, om der findes liv andre steder,” begynder Avi Loeb med at konstatere, da Illustreret Videnskab fanger ham på telefonen i Boston.

“Men vi ved, at de fysiske forhold på milliarder af planeter alene i Mælkevejen ligner Jordens.

Og vores galakse er bare én af billioner (1000 milliarder, red.) i det observerbare univers.

Så på mig virker det arrogant at sige, at vi er meget specielle, og at forholdene på Jorden ikke kan genfindes andre steder.

Det virker helt naturligt for mig, at der er liv, som vi kender det, andre steder i rummet – og endda også liv, som er langt mere avanceret.”

Ikke blot findes livet derude, mener Avi Loeb, han forklarer også, at vi nu begynder at få teknologien til at finde tegn på vaskeægte rumvæsener.

Dermed kan astronomien tage et kvantespring i jagten på liv i rummet.

Siden de første exoplaneter blev fundet for ca. 30 år siden og indtil i dag, har vi set efter, om planeter “kunne” rumme flydende vand, og om de “kunne” være beboelige.

Nu zoomer vi ind og leder efter konkrete livstegn. Ikke mere “kunne” – nu handler det om “er”: Er der liv på denne planet?

Ifølge Avi Loeb vil en lang række nye teleskoper og teknikker give os svaret.

Er der liv derude, og i så fald: Hvor? Den berømte astronom Frank Drake kommer med sit bud:

Nye teleskoper stiller skarpt

Vores viden om exoplaneter har rykket sig enormt på få årtier, men vi har stadig kun et pixeleret billede af, hvordan de ser ud.

Vores teleskoper er presset til grænsen på grund af universets enorme afstande. Exoplaneter er svære at fange lys fra, ikke mindst fordi de let forsvinder i lyset fra deres stjerner.

Efter fundet af vanddamp på exoplaneten K2-18 b forklarede astrofysikeren Ingo Waldmann for eksempel til netmediet The Verge, hvor svært det er at undersøge en planet på 110 lysårs afstand: Det svarer til at stå i New York og prøve at bestemme farven på vingerne af en myg, der passerer ind foran en projektør i London.

Men den kommende generation af kraftigere teleskoper vil snart give astronomer nye muligheder for at nærstudere planeterne.

I Chile skal teleskopet Vera C. Rubin Observatory (VCRO) eksempelvis fra 2022 opbygge et detaljeret fotoalbum af nattehimlen ved at affotografere den over en tiårig periode.

Teleskopet ventes at kunne opdage et hav af nye exoplaneter, og fra 2025 kan det 39,4 meter store teleskop European Extremely Large Telescope (ELT) studere planeterne nærmere.

Diameteren på ELT’s største spejl er fire gange større end det største nuværende optiske teleskop på Jorden.

Og i rummet får vi fra 2021 teleskopet James Webb Space Telescope, som har et spejl med en diameter på 6,5 meter, langt større end forgængeren Hubble med 2,4 meter.

Ud over at have et større spejl, der kan indfange mere lys, er James Webb-teleskopet bygget til at observere lys i infrarøde bølgelængder modsat Hubbleteleskopet, som observerer ultraviolet og synligt lys.

Derfor er James Webb-teleskopet bedre egnet til at undersøge atmosfærerne på exoplaneter.

Molekyler sladrer om liv

Med James Webb-teleskopet i kredsløb om Jorden kan astronomer verden over nærstudere atmosfærer for at finde de spor, som vi fra vores egen klode ved, at levende organismer efterlader.

For eksempel skaber plantelivets fotosyntese og dyrelivets vejrtrækning et særligt kredsløb af gasser, som kan måles.

Astronomer kalder sporene biosignaturer, og signaturerne kan ud over fx ilt fra planters fotosyntese også være metangas, der stammer fra dyr.

Forskerne vil ved hjælp af James Webb-teleskopet bruge metoden spektroskopi.

Når lyset fra en stjerne passerer gennem en exoplanets atmosfære og siden når frem til os, har det ændret sig undervejs.

Noget af lyset er blevet afbøjet, mens andet er blevet absorberet af molekyler i atmosfæren.

Bestemte molekyler absorberer lys ved bestemte bølgelængder, og derfor afslører lysets sammensætning tilstedeværelsen af specifikke molekyler.

Og vi skal ikke stille os tilfredse med at finde enten ilt eller metan, forklarer astronomen Avi Loeb.

Hvis astronomer for eksempel måler tilstedeværelsen af både ilt og metan i en atmosfære, vil det være en stærkere indikator for biologisk liv.

Forklaringen er, at metan er en såkaldt reducerende gas, som med tiden vil fjerne ilt fra atmosfæren, medmindre ilten hele tiden fornys via for eksempel planters fotosyntese.

Et forskerhold fra McGill University i Canada har studeret spektret af lys, som kan aflæses ud fra gasserne i Jordens atmosfære.

Sådan har de fundet frem til Jordens “fingeraftryk”, et helt spektrum af lys, som dækker over Jordens kombination af vand, metan, ilt og kuldioxid.

Fingeraftrykket kan astronomer bruge som sammenligningsgrundlag, når de undersøger exoplaneters atmosfærer.

Solceller lyser om natten

Biosignaturer er hurtigt ved at blive et populært forskningsfelt, men Avi Loeb fortæller, at nogle forskere allerede går et skridt videre end atmosfærer og for eksempel vil se efter lys fra planter i havene på exoplaneter, for måske udsender vegetation her rødt lys, når de rammes af ultraviolet lys fra en stjerne – et fænomen, som kaldes biofluorescens og er velkendt fra vores egen planets planter.

Astronomer kalder også planternes lys “den røde kant” pga. lysets farve, og det findes måske også på exoplaneter.

“Vi kan se efter den samme røde kant på planeter omkring andre stjerner, som kan indikere, at de har vegetation på overfladen,” forklarer Avi Loeb.

Finder vi lys fra planter, vil det være sensationelt i sig selv, men Avi Loeb mener, at jagten på liv bør blive mere ambitiøs end det: Vi skal lede efter intelligente væsener.

For eksempel kan astronomer bruge samme grundprincip, som gælder for “den røde kant”, til at lede efter solceller på en fremmed planet.

Hvis en fremmed civilisation bruger solceller, som vi kender dem, vil cellerne reflektere lys ved kortere bølgelængder end planter og derfor i stedet give en “kunstig kant”, der nærmere er blå end rød.

“Det ville så indikere intelligent liv. Og for intelligent liv vil vi måske kunne se signalerne på større afstand, fordi de kan være kraftigere,” siger Avi Loeb, som endda har en konkret exoplanet i tankerne: Proxima b.

Planeten kredser om Solens nabostjerne, Proxima Centauri, og befinder sig omtrent 20 gange tættere på sin stjerne, end Jorden er på Solen.

Til gengæld gløder Proxima Centauri væsentlig svagere end vores stjerne.

Den korte afstand til stjernen betyder, at planeten er fastlåst i en såkaldt synkron rotation med stjernen, så den ligesom Månen har en permanent oplyst dagside og en permanent mørklagt natside.

“Hvis der er en civilisation på planeten, vil de måske have bygget solceller på dagsiden for at kunne producere strøm til at oplyse den mørke side eller overføre varme.

Og det vil man let kunne finde ud af ved at finde en afvigelse i den mængde af lys, planeten udsender, sammenlignet med lysmængden i den situation, hvor planeten ville have en helt mørk natside,” siger Avi Loeb.

Gadebelysning krydser universet

Avi Loeb ved, at nogle astronomer kritiserer ham for at fremsætte urealistiske teorier.

Men det tager han i stiv arm. Han nævner sorte huller og tyngdebølger som eksempler på, at videnskaben ofte først kan bekræfte teorier, årtier efter at de er blevet fremsat.

Selv fremsatte han en teori i 2011. Her udgav han sammen med kollegaen Edwin Turner fra Princeton University en forskningsartikel, hvor de regner sig frem til, at lyset fra Tokyo om natten ville kunne ses med Hubbleteleskopet fra Kuiperbæltet – et afsidesliggende bælte af kometer og asteroider ca. 100 gange længere væk fra Solen end Jorden.

I samme artikel kom de to forskere frem til, at lyset fra en kunstig kilde som eksempelvis en teknologisk civilisation – eller rettere sagt den måde, lyset dæmpes på, når exoplaneten fjerner sig fra os – kan beskrives ved en helt anden formel end det stjernelys, der naturligt reflekteres fra planetens overflade.

Den gængse visdom på området sagde, at formlerne ville være ens, og dermed viste Loeb og kollegaen, at det i hvert fald er teoretisk muligt at skelne kunstigt og naturligt lys fra hinanden:
“Når folk tror, at de kender svaret på forhånd, undersøger de ikke, om det nu også er rigtigt,” siger Avi Loeb.

Rumskibe udsender lysglimt

Måske behøver vi ikke at kigge så langt væk for at finde tegn på højteknologiske, fremmede væsener.

Det kan være, at de kommer til os. Den 19. oktober 2017 observerede astronomer det første interstellare objekt, ‘Oumuamua, på vej gennem Solsystemet.

Objektet bevægede sig med en acceleration, der normalt er forbeholdt kometer.

Men astronomerne kunne ikke finde nogen komethale, og det fik Avi Loeb til at overveje, om accelerationen kom fra et lyssejl.

Her bruges strålingstrykket fra en lyskilde – eksempelvis en laser – til at drive et rumfartøj fremad ved at sende lyset ind mod et reflekterende sejl.

Teknologien har potentiale til at drive rumfartøjer langt hurtigere frem end nutidens kemiske raketter.

Måske, siger Loeb, har en fremmed civilisation allerede mestret teknologien, og ‘Oumuamua var et rumfartøj derfra.

I hvert fald bør vi lede efter tegnene på lyssejl og lignende – eksempelvis med det kommende Vera C. Rubin-teleskop.

“Hvis du har en kraftig lysstråle til det formål (lyssejl, red.), vil noget af lyset måske lække uden for sejlet, og så kan vi se det, hvis vi befinder os i den retning.

Det ville vise sig som et kraftigt lysglimt i et kort øjeblik, og det kan vi søge efter,” siger Avi Loeb.

Hvis vi lykkes med at observere refleksioner fra solcelleanlæg på fremmede planeter, civilisationers forurening eller glimt fra deres rumfartøjer, vil det ikke kun være et gennembrud for astronomien og sandsynligvis kickstarte et nyt rumkapløb.

Det vil kunne åbne en helt ny forståelse for vores eksistens i universet, siger Avi Loeb.

“Hvis de (rumvæsenerne, red.) for eksempel har haft en milliard år mere til at udvikle deres videnskab og teknologi, vil de være som guder for os. Så jeg ville spørge dem om, hvad meningen med livet er. Det er et meget grundlæggende spørgsmål, og måske kender de svaret.”