Shutterstock

Ni lykketræf har skabt en oase i universet

Vores g√¶stfrie klode burde ikke eksistere. Hvis Jorden ikke var kollideret med en anden planet, ville den fx v√¶re gold i dag ‚Äď og det er kun √©t af mange hvis‚Äôer. Nu zoomer forskerne ind p√• fremmede kloder for at afg√łre, om Jorden er universets heldigste planet.

H√łjt over planetens natside driver en sonde lydl√łst afsted med sine sensorer stift rettet mod det m√łrke landskab tusind kilometer nede.

Sonden opsamler information om atmosf√¶rens sammens√¶tning, spejder efter eventuelle lyskilder p√• overfladen og lytter efter radiost√łj i √¶teren. Alt sammen for at besvare sp√łrgsm√•let: Er der liv dernede?

Svaret er et klart ja, for den planet, som sonden overflyver den 8. december 1990, er ingen anden end vores egen klode, Jorden. Sonden, der s√łger efter jordisk liv, hedder Galileo, og denne del af missionen er ikke s√• sk√łr, som den m√•ske lyder.

© Shutterstock & Claus Lunau

1. lykketræf: Supernova gav kloden varmen

5000 millioner år siden: Solen, Jorden og de andre planeter blev dannet af en sky af materiale. Hvis ikke en nærliggende stjerne tilfældigvis var eksploderet som en supernova på samme tidspunkt, var Jorden endt som en isklump, viser ny forskning.

Supernovaen leverede mange radioaktive stoffer, der blev en del af den nye planet, bl.a. aluminium 26A1. Energien fra det radioaktive henfald fik overskydende vand til at fordampe og holder fortsat Jordens indre varmt.

SANDSYNLIGHED: 10 %

Uden en supernova f√•r planeter en sammens√¶tning, der formentlig g√łr dem ubeboelige.

P√• grundlag af Galileos observationer kan astronomen Carl Sagan og kolleger konkludere, at en beboelig planet udsender afsl√łrende spor, som det er teknisk muligt at opfange p√• lang afstand.

Fem √•r senere, i 1995, finder astronomerne den f√łrste exoplanet i kredsl√łb om en stjerne, der minder om Solen. Pludselig bliver Galileos us√¶dvanlige mission s√¶rdeles relevant.

Planeten, 51 Pegasi b, er ganske vist en glohed, jupiterlignende k√¶mpe i meget t√¶t kredsl√łb om sin stjerne og dermed n√¶sten med sikkerhed b√•de livl√łs og ubeboelig, men opdagelsen bliver startskuddet til et nyt rumkapl√łb ‚Äď jagten p√• beboelige kloder i andre solsystemer og dermed svaret p√• et af videnskabens st√łrste sp√łrgsm√•l: Har livet fundet andre oaser i universet, eller er Jorden bare et helt usandsynligt held?

2. Lykketræf: Saturn standsede Jupiters hærgen

4600 millioner √•r siden: Astronomerne har fundet mange jupiterlignende exoplaneter, men de befinder sig oftest i meget t√¶t kredsl√łb om deres stjerne. Ligesom Jupiter i vores solsystem er de formentlig skabt langt ude, men har bev√¶get sig indad mod stjernen. P√• vejen har de fjernet alle klippeplaneter.

Solsystemer med s√•kaldt varme Jupitere t√¶t p√• stjernen har derfor ingen planeter som Jorden i den rette afstand fra stjernen. Forskere har beregnet, at det kr√¶vede en ekstra gasgigant som Saturn at tr√¶kke Jupiter ud igen og dermed g√łre plads til Merkur, Venus, Jorden og Mars.

SANDSYNLIGHED: 5%

Kun få exoplanetsystemer har to gaskæmper til at holde hinanden i skak, så klippeplaneter får plads.

© Shutterstock & Oliver Larsen

1. Jupiter rejser ind

Jupiter bevæger sig indad i det unge Solsystem, hvor store klippeplaneter kredser tæt på Solen. Sådan ser mange exoplanetsystemer fortsat ud.

© Shutterstock & Oliver Larsen

2. Planeter kolliderer

Jupiter får de andre planeter til at kollidere og tvinger dem ind mod Solen, indtil Saturns tyngdekraft bremser Jupiters rejse indad i Solsystemet.

© Shutterstock & Oliver Larsen

3. Jupiter g√łr plads

Efter at Jupiter er trukket udad, bliver der plads til, at Jorden og andre nye planeter kan dannes af småplaneterne. Kun få andre planetsystemer ser sådan ud.

Forskerne jagter en anden Jord

I 2019 er antallet af bekr√¶ftede planeter uden for vores Solsystem n√•et op p√• 4071. De er fordelt p√• 3043 stjernesystemer, hvoraf de 659 har mere end √©n planet. Men selvom forskerne alts√• nu har flere tusind planeter at v√¶lge imellem, kan langt de fleste allerede ved f√łrste √łjekast afvises som kandidater til at v√¶re jordlignende.

Blandt de planeter, forskerne hurtigt kasserer, er gasgiganterne, men ogs√• de fleste klippeplaneter dumper, fordi de enten kredser for t√¶t p√• eller for langt fra deres stjerne, afviger for meget i st√łrrelse fra vores klode eller har den forkerte type stjerne.

I takt med at der bliver opdaget nye exoplaneter, og astronomerne lærer mere om nogle af dem, de allerede kender, bliver listen over topscorere opdateret.

3. lykketræf: Jorden endte i den snævre guldlokzone

4540 millioner √•r siden: Vand i flydende form er centralt for liv p√• Jorden ‚Äď og m√•ske for liv generelt. Det stiller store krav til afstanden mellem en planet og dens stjerne.

Er afstanden for lille, bliver vand til damp, og er den for stor, fryser det til is. Men Jorden blev placeret ‚Äúlige tilpas‚ÄĚ i det smalle omr√•de, astronomerne kalder guldlokzonen. Solens udstr√•ling er steget siden dannelsen, men Jorden har ligget perfekt placeret i alle 4,6 mia. √•r.

Flere unders√łgelser har peget p√•, at guldlokzonen endda er smallere end tidligere antaget. If√łlge de nye beregninger skal en planet ligge inden for et b√•nd, der kun udg√łr 25 pct. af den zone, forskerne hidtil har anset for beboelig, hvis dens atmosf√¶re skal underst√łtte h√łjere liv.

SANDSYNLIGHED: 0,5 %

En ud af 100 exoplaneter ligger i guldlokzonen, men ikke konstant, fordi mange har ovale baner.

© Shutterstock & Lotte Fredslund

1. Gamle guldlokzone

Ydre grænse: En tyk atmosfære af drivhusgas holder temperaturen oppe, så vandet ikke fryser.

Indre grænse: En svag drivhuseffekt og skyer holder temperaturen nede, så vandet ikke koger.

© Shutterstock & Lotte Fredslund

2. Nye guldlokzone

Ydre grænse: Drivhuseffekten går ikke i gang, fordi CO2’en tidligt fryser ud af atmosfæren.

Indre grænse: Ultraviolet stråling nedbryder vanddamp til O og H, så alt vand forsvinder i rummet.

I 2019 er exoplaneten K04878.01 den, der kommer t√¶ttest p√• at matche Jorden. Den scorer 0,98 i s√•kaldt ESI-v√¶rdi, Earth Similarity Index, hvor Jorden er sat til 1. Planeten K04878.01 har n√¶sten samme st√łrrelse som Jorden og befinder sig i en bane, der giver den blot 3 pct. st√łrre indstr√•ling fra en stjerne, der ogs√• minder om Solen til forveksling.

Andre unders√łgelser, der ser p√• faktorer, som ikke indg√•r i ESI-v√¶rdien, tyder imidlertid p√•, at K04878.01 har en atmosf√¶re med et ti gange h√łjere lufttryk end Jordens, og det g√łr det usandsynligt, at liv kan trives p√• den.

En anden topscorer, planeten TRAPPIST-1e, har derimod stort set ingen atmosfære. Selvom de to planeter på mange måder ligner Jorden, har de tilsyneladende udviklet sig anderledes end vores planet.

© Shutterstock & NASA

4. lykketr√¶f: Sammenst√łd gav Jorden den perfekte st√łrrelse

4520 millioner √•r siden: Oprindeligt var Jorden mindre end i dag, men f√• millioner √•r efter sin dannelse kolliderede den med en mindre planet, Theia, p√• st√łrrelse med Mars.

Ved sammenst√łdet sank Theias jernkerne til bunds i Jorden, mens det lettere materiale blev slynget ud i rummet og dannede M√•nen. Jorden har derfor en us√¶dvanlig stor kerne i forhold til sin st√łrrelse, og det er med til at give planeten et magnetfelt, der beskytter livet mod str√•ling.

Planeter med s√• stor en kerne er normalt en del st√łrre end Jorden og sandsynligvis ubeboelige. Det skyldes, at en planet formodentlig overg√•r fra klippeplanet til gasplanet, n√•r den er dobbelt s√• stor som Jorden.

Planeten vil enten være dækket af en tyk atmosfære af brint og helium med et tryk på op til flere tusind gange det, vi har på Jorden, eller hvis den er tættere på stjernen, vil atmosfæren fordampe og efterlade en glohed klode.

SANDSYNLIGHED: 0,5 %

Jordens kerne er formentlig us√¶dvanlig stor i forhold til klodens st√łrrelse.

Hvis liv skal have tid til at opst√• og udvikle sig, er det ogs√• afg√łrende, at b√•de planetens bane og stjernens udstr√•ling er konstante over flere milliarder √•r. Kilden til en planets beboelighed findes imidlertid ikke kun i ydre forhold, men ogs√• i planetens indre.

En aktiv undergrund er afg√łrende for liv p√• Jorden og formentlig ogs√• p√• andre kloder. Pladebev√¶gelserne stabiliserer forholdene p√• planetens overflade ved at justere atmosf√¶rens indhold af drivhusgasser.

Det s√•kaldte kulstofkredsl√łb tilf√łrer fx CO2 til atmosf√¶ren ved vulkanudbrud, mens gammel skorpeplade igen transporterer kulstoffet ned i planetens indre.

5. lykketræf: Månen stabiliserer vores årstider

4510 millioner √•r siden: M√•nen er afg√łrende for, hvordan Jorden roterer, og dermed for klimaet. Nye computersimuleringer viser, at M√•nen g√łr retningen p√• Jordens akse mere stabil. Retningen p√• aksen bestemmer √•rstiderne. En klippeplanet p√• Jordens st√łrrelse, der ikke har en stor m√•ne, vil tumle rundt med variationer i akseretningen p√• op til 10¬į i l√łbet af 10.000 √•r. Det giver ustabile √•rstider og et st√¶rkt varierende klima.

SANDSYNLIGHED: 5 %

Måner er almindelige, men ingen andre klippeplaneter har så stor en måne som Jorden.

© Shutterstock & Oliver Larsen

Med Månen: Bred, stabil zone

S√• l√¶nge Jorden har M√•nen som satellit, kan planeten opretholde en stabil orientering i rummet og dermed faste √•rstider, s√• l√¶nge dens rotationsakse h√¶lder mellem 0¬į og 60¬į.

© Shutterstock & Oliver Larsen

Uden Månen: Smal, stabil zone

Hvis Jorden mistede M√•nen, ville den stabile zone blive indsn√¶vret. Jorden ville kun kunne opretholde en stabil orientering, hvis rotationsaksens h√¶ldning holdt sig inden for 85¬į til 90¬į.

Et japansk forskerteam ledet af geologen Takehiro Miyagoshi simulerede i 2015 det indre af klippeplaneter, der er st√łrre end Jorden.

Det viste, at skorpen bliver for tyk og trykket i planetens indre for h√łjt til, at pladetektonik fungerer.

Andre analyser har vist, at pladetektonik er sv√¶r at starte selv p√• klippeplaneter med den rette st√łrrelse, temperatur og sammens√¶tning. Faktisk ved forskerne ikke engang med sikkerhed, hvordan processen blev sat i gang p√• Jorden.

6. lykketræf: Aktiv geologi er klodens termostat

3200 millioner √•r siden: Jordens klima har svinget st√¶rkt igennem hele dens historie ‚Äď fra drivhusvarme til istider, hvor gletsjere og havis d√¶kkede store dele af planeten. Men hver gang temperaturen bliver ekstrem, hiver Jordens termostat den tilbage igen ved at justere atmosf√¶rens indhold af drivhusgasser.

Pladetektonik, der optager og genudsender drivhusgassen CO2, er afg√łrende for planeters beboelighed. Forskere fra Carnegie Institution for Science i USA har i 2019 regnet p√•, hvad der ville v√¶re sket, hvis Jorden ikke havde haft den termostat.

Sandsynligvis var den endt med en l√łbsk global opvarmning som Venus eller n√¶sten uden atmosf√¶re som Mars.

SANDSYNLIGHED: 1 %

Ingen andre planeter i Solsystemet har pladetektonik ‚Äď betingelsen for et stabilt klima.

© Shutterstock & Lotte Fredslund

For varmt

N√•r Jorden bliver varmere, falder der mere nedb√łr. Regnvandet opl√łser CO2 og sender den ned i undergrunden. Den mindre m√¶ngde CO2 i atmosf√¶ren f√•r temperaturen til at falde.

© Shutterstock & Lotte Fredslund

For koldt

N√•r Jorden bliver koldere, falder der mindre nedb√łr. Dermed bliver der ikke opl√łst s√• meget CO2 i regnvand, s√• m√¶ngden af CO2 i atmosf√¶ren vokser. Det f√•r klodens temperatur til at stige.

Superteleskop skal finde spor af ilt

I dag kan astronomerne kun observere exoplaneternes diameter og afstand til stjernen, men nye teleskoper vil give et langt mere detaljeret billede af dem.

Det g√¶lder ikke mindst Extremely Large Telescope, ELT, der bliver verdens st√łrste, n√•r det rettes ud mod universet for f√łrste gang i 2025. Teleskopet bliver en del af Europas sydlige observatorium i Chiles Atacama√łrken og f√•r en diameter p√• 39 m.

Til sammenligning er diameteren af de st√łrste jordbaserede teleskoper i dag ca. 10 m. ELT vil levere billeder, der er 16 gange skarpere end Hubbleteleskopets.

© WIM VAN EGMOND/SCIENCE PHOTO LIBRARY

7. lykketræf: Fri ilt banede vejen for avanceret liv

850 millioner √•r siden: Ilt er n√łdvendig for alt h√łjerest√•ende dyreliv p√• Jorden. I Jordens ungdom var al ilt bundet i kemiske forbindelser, men det √¶ndrede sig, da forf√¶dre til nutidens bl√•gr√łnalger opfandt fotosyntesen.

Ny forskning tyder p√•, at det skete for 3400 mio. √•r siden. De f√łrste mia. √•r blev ilten opfanget og bundet af fx jern, men for ca. 850 mio. √•r siden begyndte iltniveauet at stige i de √łvre dele af havet og i atmosf√¶ren og banede vejen for flercellet liv.

SANDSYNLIGHED: 5 %

Fri ilt kræver, at flere betingelser er opfyldt. Vi har endnu ikke fundet exoplaneter med fri ilt.

En af teleskopets centrale opgaver bliver at sætte tal på, hvor mange jordlignende systemer i forskellige grader af udvikling der findes i Solsystemets galaktiske nabolag.

Det sker bl.a. ved analyse af protoplanetariske skiver omkring nyf√łdte stjerner, hvor astronomerne er s√¶rlig interesserede i fordelingen af grundstoffer, molekyler og masse.

De oplysninger kan udfylde huller i historien om Jordens f√łdsel og afsl√łre, om vores solsystems barndom var normal eller speciel. ELT kan ogs√• levere data om exoplaneters masse.

© Shutterstock

8. lykketræf: Jupiter forhindrer meteornedslag

750 millioner √•r siden: Meteorer var gavnlige i Jordens ungdom, hvor de var med til at forme den planet, vi kender. De √łgede fx Jordens masse og leverede meget af dens vand. M√•ske medbragte de endda nogle centrale byggeklodser til livets opst√•en. Men i dag er meteorer et alvorligt problem for Jorden.

Lige siden det h√łjerest√•ende liv opstod for ca. 750 mio. √•r siden, har det v√¶ret truet af store nedslag som det, der udryddede dinosaurerne for 66 mio. √•r siden. Heldigvis har Jorden en kosmisk beskytter i Jupiter.

Simuleringer viser, at langt flere store objekter ville ramme Solsystemets indre planeter, hvis ikke gasgiganten fungerede som en st√łvsuger, der tr√¶kker klippestykker og isklumper til sig med sin enorme tyngdekraft.

SANDSYNLIGHED: 50 %

Mange solsystemer har en gasgigant, men ofte for tæt på stjernen til at beskytte andre planeter.

Da astronomerne samtidig kender planeternes diameter fra rumteleskoperne, kan de udregne deres massefylde og dermed komme med et velbegrundet bud på deres kemiske sammensætning.

Med den viden kan forskerne m√•ske afsl√łre, om der er chance for, at planeten har et beskyttende magnetfelt og aktiv geologi med pladetektonik ligesom Jorden.

Derudover h√•ber astronomerne, at ELT viser sig s√• kraftfuldt, at teleskopet kan analysere atmosf√¶rerne p√• mange af de kendte jordlignende planeter ‚Äď ikke mindst topkandidaterne K04878.01 og TRAPPIST-1e.

9. lykketræf: Magnetfeltet blev reddet i sidste sekund

565 millioner √•r siden: Magnetfeltet er afg√łrende for Jordens liv. Sammen med atmosf√¶ren danner feltet et dobbelt skjold, der beskytter livet mod skadelig str√•ling fra rummet. Samtidig holder magnetfeltet fast p√• atmosf√¶ren og oceanerne, som ville bl√¶se af i str√łmmen af partikler fra Solen, kaldet solvinden, uden den magnetiske beskyttelse.

Forskerne har fundet spor af et magnetfelt på Jorden helt tilbage til for 4200 mio. år siden. Men nu viser ny forskning, at det for 565 mio. år siden var på nippet til at forsvinde, netop som det avancerede dyreliv stod på tærsklen til at indtage planeten.

Jordens magnetfelt opst√•r, n√•r ladede partikler bev√¶ger sig i den flydende del af Jordens kerne. Men for 565 mio. √•r siden var de bev√¶gelser blevet s√• sl√łve, at magnetfeltets styrke var p√• under 10 pct. af det nuv√¶rende niveau.

Ny forskning viser, at magnetfeltet pludselig genvandt sin styrke ‚Äď if√łlge forskerne, fordi den faste, indre kerne blev dannet netop p√• det tidspunkt. Det skubbede andre stoffer ud i den ydre, flydende kerne, og temperaturforskellen mellem de to kerner genskabte de str√łmninger, som fortsat opretholder magnetfeltet.

SANDSYNLIGHED: 5 %

Et magnetfelt kr√¶ver en klippeplanet med den helt rette sammens√¶tning og kernest√łrrelse.

© Claus Lunau/Shutterstock & Oliver Larsen

Opvarmning

Jorden har en fast, indre kerne og en flydende, ydre kerne. Den faste, indre kerne varmer den k√łligere, ydre kerne op.

© Claus Lunau/Shutterstock & Oliver Larsen

Bevægelse

Varmen s√¶tter kernen i bev√¶gelse. Str√łmningerne afb√łjes af Jordens rotation og danner parallelle spiraler.

© Claus Lunau/Shutterstock & Oliver Larsen

Magnetisme

Spiralerne skaber Jordens magnetfelt ligesom en dynamo, hvor mekanisk rotation bliver til str√łm.

Allerhelst vil forskerne finde fri ilt. Gassen reagerer meget let med andre forbindelser, s√• den forbliver kun i atmosf√¶ren p√• en klippeplanet, hvis ilt l√łbende bliver produceret.

Og det sker formentlig kun ved komplekse biokemiske processer som Jordens fotosyntese, der er grundlaget for alt dyreliv.

ELT og andre nye instrumenter vil i l√łbet af de n√¶ste ti √•r bringe os t√¶t p√• at besvare sp√łrgsm√•let: Har livet udviklet sig andre steder, eller er Jorden universets heldigste planet?

© Shutterstock

0,0000000000078125 %* …

… så lille er sandsynligheden for, at Jorden udviklede sig til at kunne huse liv. Statistisk set er der kun én planet som vores for hver 25 billiarder planeter. Jorden er resultatet af ni usandsynlige held.

*Metode: Tallet er beregnet ved at gange sandsynlighederne for de ni held, der er beskrevet i artiklen. Hver sandsynlighed er baseret på et kvalificeret gæt.