Ni lykketræf har skabt en oase i universet

Vores gæstfrie klode burde ikke eksistere. Hvis Jorden ikke var kollideret med en anden planet, ville den fx være gold i dag – og det er kun ét af mange hvis’er. Nu zoomer forskerne ind på fremmede kloder for at afgøre, om Jorden er universets heldigste planet.

Shutterstock

Højt over planetens natside driver en sonde lydløst afsted med sine sensorer stift rettet mod det mørke landskab tusind kilometer nede.

Sonden opsamler information om atmosfærens sammensætning, spejder efter eventuelle lyskilder på overfladen og lytter efter radiostøj i æteren. Alt sammen for at besvare spørgsmålet: 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 søger efter jordisk liv, hedder Galileo, og denne del af missionen er ikke så skør, som den måske lyder.

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 får planeter en sammensætning, der formentlig gør dem ubeboelige.

På grundlag af Galileos observationer kan astronomen Carl Sagan og kolleger konkludere, at en beboelig planet udsender afslørende spor, som det er teknisk muligt at opfange på lang afstand.

Fem år senere, i 1995, finder astronomerne den første exoplanet i kredsløb om en stjerne, der minder om Solen. Pludselig bliver Galileos usædvanlige mission særdeles relevant.

Planeten, 51 Pegasi b, er ganske vist en glohed, jupiterlignende kæmpe i meget tæt kredsløb om sin stjerne og dermed næsten med sikkerhed både livløs og ubeboelig, men opdagelsen bliver startskuddet til et nyt rumkapløb – jagten på beboelige kloder i andre solsystemer og dermed svaret på et af videnskabens største spørgsmål: Har livet fundet andre oaser i universet, eller er Jorden bare et helt usandsynligt held?

2. Lykketræf: Saturn standsede Jupiters hærgen

4600 millioner år siden: Astronomerne har fundet mange jupiterlignende exoplaneter, men de befinder sig oftest i meget tæt kredsløb om deres stjerne. Ligesom Jupiter i vores solsystem er de formentlig skabt langt ude, men har bevæget sig indad mod stjernen. På vejen har de fjernet alle klippeplaneter.

Solsystemer med såkaldt varme Jupitere tæt på stjernen har derfor ingen planeter som Jorden i den rette afstand fra stjernen. Forskere har beregnet, at det krævede en ekstra gasgigant som Saturn at trække Jupiter ud igen og dermed gøre 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.

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.

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.

3. Jupiter gør 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 bekræftede planeter uden for vores Solsystem nået op på 4071. De er fordelt på 3043 stjernesystemer, hvoraf de 659 har mere end én planet. Men selvom forskerne altså nu har flere tusind planeter at vælge imellem, kan langt de fleste allerede ved første øjekast afvises som kandidater til at være jordlignende.

Blandt de planeter, forskerne hurtigt kasserer, er gasgiganterne, men også de fleste klippeplaneter dumper, fordi de enten kredser for tæt på eller for langt fra deres stjerne, afviger for meget i størrelse 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 år siden: Vand i flydende form er centralt for liv på Jorden – og måske 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 “lige tilpas” i det smalle område, astronomerne kalder guldlokzonen. Solens udstråling er steget siden dannelsen, men Jorden har ligget perfekt placeret i alle 4,6 mia. år.

Flere undersøgelser, senest en i 2019, har peget på, at guldlokzonen endda er smallere end tidligere antaget. Ifølge de nye beregninger skal en planet ligge inden for et bånd, der kun udgør 25 pct. af den zone, forskerne hidtil har anset for beboelig, hvis dens atmosfære skal understøtte højere liv.

SANDSYNLIGHED: 0,5 %

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

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.

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 tættest på at matche Jorden. Den scorer 0,98 i såkaldt ESI-værdi, Earth Similarity Index, hvor Jorden er sat til 1. Planeten K04878.01 har næsten samme størrelse som Jorden og befinder sig i en bane, der giver den blot 3 pct. større indstråling fra en stjerne, der også minder om Solen til forveksling.

Andre undersøgelser, der ser på faktorer, som ikke indgår i ESI-værdien, tyder imidlertid på, at K04878.01 har en atmosfære med et ti gange højere lufttryk end Jordens, og det gør det usandsynligt, at liv kan trives på 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.

4. lykketræf: Sammenstød gav Jorden den perfekte størrelse

4520 millioner år siden: Oprindeligt var Jorden mindre end i dag, men få millioner år efter sin dannelse kolliderede den med en mindre planet, Theia, på størrelse med Mars.

Ved sammenstødet sank Theias jernkerne til bunds i Jorden, mens det lettere materiale blev slynget ud i rummet og dannede Månen. Jorden har derfor en usædvanlig stor kerne i forhold til sin størrelse, og det er med til at give planeten et magnetfelt, der beskytter livet mod stråling.

Planeter med så stor en kerne er normalt en del større end Jorden og sandsynligvis ubeboelige. Det skyldes, at en planet formodentlig overgår fra klippeplanet til gasplanet, når den er dobbelt så 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 usædvanlig stor i forhold til klodens størrelse.

Hvis liv skal have tid til at opstå og udvikle sig, er det også afgørende, at både planetens bane og stjernens udstråling er konstante over flere milliarder år. Kilden til en planets beboelighed findes imidlertid ikke kun i ydre forhold, men også i planetens indre.

En aktiv undergrund er afgørende for liv på Jorden og formentlig også på andre kloder. Pladebevægelserne stabiliserer forholdene på planetens overflade ved at justere atmosfærens indhold af drivhusgasser.

Det såkaldte kulstofkredsløb tilfører fx CO2 til atmosfæren ved vulkanudbrud, mens gammel skorpeplade igen transporterer kulstoffet ned i planetens indre.

5. lykketræf: Månen stabiliserer vores årstider

4510 millioner år siden: Månen er afgørende for, hvordan Jorden roterer, og dermed for klimaet. Nye computersimuleringer viser, at Månen gør retningen på Jordens akse stabilere. Retningen på aksen bestemmer årstiderne. En klippeplanet på Jordens størrelse, der ikke har en stor måne, vil tumle rundt med variationer i akseretningen på op til 10° i løbet af 10.000 år. Det giver ustabile årstider og et stærkt varierende klima.

SANDSYNLIGHED: 5 %

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

Med Månen: Bred, stabil zone

Så længe Jorden har Månen som satellit, kan planeten opretholde en stabil orientering i rummet og dermed faste årstider, så længe dens rotationsakse hælder mellem 0° og 60°.

Uden Månen: Smal, stabil zone

Hvis Jorden mistede Månen, ville den stabile zone blive indsnævret. Jorden ville kun kunne opretholde en stabil orientering, hvis rotationsaksens hældning holdt sig inden for 85° til 90°.

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

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

Andre analyser har vist, at pladetektonik er svær at starte selv på klippeplaneter med den rette størrelse, temperatur og sammensætning. Faktisk ved forskerne ikke engang med sikkerhed, hvordan processen blev sat i gang på Jorden.

6. lykketræf: Aktiv geologi er klodens termostat

3200 millioner år siden: Jordens klima har svinget stærkt igennem hele dens historie – fra drivhusvarme til istider, hvor gletsjere og havis dækkede store dele af planeten. Men hver gang temperaturen bliver ekstrem, hiver Jordens termostat den tilbage igen ved at justere atmosfærens indhold af drivhusgasser.

Pladetektonik, der optager og genudsender drivhusgassen CO2, er afgørende for planeters beboelighed. Forskere fra Carnegie Institution for Science i USA har i 2019 regnet på, hvad der ville være sket, hvis Jorden ikke havde haft den termostat.

Sandsynligvis var den endt med en løbsk global opvarmning som Venus eller næsten uden atmosfære som Mars.

SANDSYNLIGHED: 1 %

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

For varmt

Når Jorden bliver varmere, falder der mere nedbør. Regnvandet opløser CO2 og sender den ned i undergrunden. Den mindre mængde CO2 i atmosfæren får temperaturen til at falde.

For koldt

Når Jorden bliver koldere, falder der mindre nedbør. Dermed bliver der ikke opløst så meget CO2 i regnvand, så mængden af CO2 i atmosfæren vokser. Det får 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 gælder ikke mindst Extremely Large Telescope, ELT, der bliver verdens største, når det rettes ud mod universet for første gang i 2025. Teleskopet bliver en del af Europas sydlige observatorium i Chiles Atacamaørken og får en diameter på 39 m.

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

7. lykketræf: Fri ilt banede vejen for avanceret liv

850 millioner år siden: Ilt er nødvendig for alt højerestående dyreliv på Jorden. I Jordens ungdom var al ilt bundet i kemiske forbindelser, men det ændrede sig, da forfædre til nutidens blågrønalger opfandt fotosyntesen.

Ny forskning tyder på, at det skete for 3400 mio. år siden. De første mia. år blev ilten opfanget og bundet af fx jern, men for ca. 850 mio. år siden begyndte iltniveauet at stige i de øvre dele af havet og i atmosfæren 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 nyfødte stjerner, hvor astronomerne er særlig interesserede i fordelingen af grundstoffer, molekyler og masse.

De oplysninger kan udfylde huller i historien om Jordens fødsel og afsløre, om vores solsystems barndom var normal eller speciel. ELT kan også levere data om exoplaneters masse.

8. lykketræf: Jupiter forhindrer meteornedslag

750 millioner år siden: Meteorer var gavnlige i Jordens ungdom, hvor de var med til at forme den planet, vi kender. De øgede fx Jordens masse og leverede meget af dens vand. Måske medbragte de endda nogle centrale byggeklodser til livets opståen. Men i dag er meteorer et alvorligt problem for Jorden.

Lige siden det højerestående liv opstod for ca. 750 mio. år siden, har det været truet af store nedslag som det, der udryddede dinosaurerne for 66 mio. år 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 støvsuger, der trækker 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 måske afsløre, om der er chance for, at planeten har et beskyttende magnetfelt og aktiv geologi med pladetektonik ligesom Jorden.

Derudover håber astronomerne, at ELT viser sig så kraftfuldt, at teleskopet kan analysere atmosfærerne på mange af de kendte jordlignende planeter – ikke mindst topkandidaterne K04878.01 og TRAPPIST-1e.

9. lykketræf: Magnetfeltet blev reddet i sidste sekund

565 millioner år siden: Magnetfeltet er afgørende for Jordens liv. Sammen med atmosfæren danner feltet et dobbelt skjold, der beskytter livet mod skadelig stråling fra rummet. Samtidig holder magnetfeltet fast på atmosfæren og oceanerne, som ville blæse af i strømmen 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 opstår, når ladede partikler bevæger sig i den flydende del af Jordens kerne. Men for 565 mio. år siden var de bevægelser blevet så sløve, at magnetfeltets styrke var på under 10 pct. af det nuværende niveau.

Ny forskning viser, at magnetfeltet pludselig genvandt sin styrke – ifølge forskerne, fordi den faste, indre kerne blev dannet netop på det tidspunkt. Det skubbede andre stoffer ud i den ydre, flydende kerne, og temperaturforskellen mellem de to kerner genskabte de strømninger, som fortsat opretholder magnetfeltet.

SANDSYNLIGHED: 5 %

Et magnetfelt kræver en klippeplanet med den helt rette sammensætning og kernestørrelse.

Opvarmning

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

Bevægelse

Varmen sætter kernen i bevægelse. Strømningerne afbøjes af Jordens rotation og danner parallelle spiraler.

Magnetisme

Spiralerne skaber Jordens magnetfelt ligesom en dynamo, hvor mekanisk rotation bliver til strøm.

Allerhelst vil forskerne finde fri ilt. Gassen reagerer meget let med andre forbindelser, så den forbliver kun i atmosfæren på en klippeplanet, hvis ilt løbende 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 løbet af de næste ti år bringe os tæt på at besvare spørgsmålet: Har livet udviklet sig andre steder, eller er Jorden universets heldigste planet?

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.

Læs også:

Nordlys_Aurora
Jorden

Hvorfor er nordlys oftest grønligt?

4 minutter
Merkurpassage foran solskiven
Merkur

Sjælden planetpassage kan snart ses fra Danmark

4 minutter
Jorden

Hvad sker der med Jorden, når Solen brænder ud?

2 minutter
Mest populære

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!