Fra over 6.000 exoplaneter til 45 lovende verdener
Mens listen over kendte exoplaneter fortsætter med at vokse, har et internationalt forskerhold identificeret en udvalgt gruppe, hvor chancerne for liv er bemærkelsesværdigt høje.
Astronomer har siet tusindvis af kendte exoplaneter og fundet frem til 45 stenede verdener, som ifølge nye beregninger udgør de mest interessante steder at lede efter fremmed liv. Udvælgelsen skal gøre brugen af kostbar teleskoptid mere målrettet og fjerne noget af gætteriet fra søgningen.
Hidtil er der bekræftet mere end 6.000 exoplaneter — alt fra gasgiganterne større end Jupiter til små stenkugler. De fleste er fuldstændig uegnede til liv, som vi kender det: for varme, for kolde, uden fast overflade eller med en kvælende atmosfære.
Et hold ledet af astrofysiker Lisa Kaltenegger fra Carl Sagan Institute ved Cornell University besluttede derfor at foretage en streng selektion. Ved hjælp af data fra den europæiske Gaia-mission sammensatte de et katalog over stenede planeter, der kredser om deres stjerne i en zone, hvor flydende vand på overfladen er muligt.
Undersøgelsen reducerer søgningen fra et uhåndterligt hav af stjerner til en konkret og overskuelig liste over realistiske mål.
Ud af dette katalog fremkom til sidst 45 exoplaneter, der opfylder en række strenge kriterier. I en endnu skrappere version af listen er der kun 24 planeter tilbage — for scenarier, hvor beboelige forhold bryder sammen hurtigere.
Hvad astronomer kalder en "beboelig zone"
Det første store filter i søgningen er den såkaldte beboelige zone omkring en stjerne. Det er det afstandsbånd, hvor temperaturen på en planets overflade kan være sådan, at vand forbliver flydende.
- For tæt på stjernen: vandet koger væk, og atmosfæren kan løbe løbsk
- For langt fra stjernen: vandet fryser og forbliver låst som is
- Derimellem: flydende vand er principielt muligt
Jorden befinder sig i dette bånd, mens Venus sandsynligvis er kommet for tæt på solen, og Mars ligger lige uden for den kolde grænse. Det betyder ikke, at en planet i den beboelige zone automatisk huser liv — det siger blot, at de grundlæggende betingelser i teorien kan være til stede.
Det nye katalog placerer de 45 udvalgte exoplaneter præcist i disse zoner under hensyntagen til stjernetype, lysmængde og den måde, forskellige bølgelængder opvarmer en atmosfære på.
Nærliggende stjernesystemer giver de bedste muligheder for detaljer
Ikke alle interessante planeter er praktiske at undersøge. Afstand spiller en afgørende rolle: jo tættere på, jo bedre kan den nuværende generation af teleskoper analysere planeten og dens atmosfære.
Den nye liste indeholder flere lovende verdener inden for en radius af cirka 50 lysår. Et nærliggende system med fire stenede planeter omkring 40 lysår væk skiller sig ud som et sted, nutidens teleskoper allerede kan hente meget information fra. En anden kandidat befinder sig knap 50 lysår fra Jorden.
Bemærkelsesværdigt er det, at flere af planeterne modtager omtrent samme mængde stjerneenergi som Jorden. Det placerer dem i en genkendelig energizone. Mange af disse verdener kredser om små, relativt kølige røde dværgstjerner — en kombination, der faktisk hjælper astronomerne, fordi stjernen er svag nok til ikke fuldstændig at overdøve planetens subtile signaler.
Sådan "ser" teleskoper på en exoplanets atmosfære
For at vurdere om en planet er beboelig, skal man vide, om den har en atmosfære — og i så fald hvad den indeholder. Kataloget kobler derfor hvert objekt til den bedste metode til at undersøge luftlaget.
Transiterende planeter: mini-formørkelser som naturlige måleøjeblikke
En del af de 45 kandidater er såkaldte transiterende planeter, der set fra Jorden regelmæssigt passerer foran deres stjerne. Under sådan en mini-formørkelse passerer en lille smule stjerneenergi gennem planetens atmosfære.
Teleskoper som James Webb Space Telescope kan analysere dette lys. Ud fra minimale farveforskelle kan man udlede, om der for eksempel er vanddamp, kuldioxid, metan eller andre gasser til stede.
Direkte billeddannelse: at filtrere stjernelysets blænding fra
For en anden gruppe planeter er direkte billeddannelse den mest lovende tilgang. Her forsøger instrumenterne at blokere det blændende lys fra stjernen, så planetens langt svagere lyspunkt bliver synligt. Det kræver ekstremt følsom optik og avanceret software, men giver — hvis det lykkes — et eget lysspektrum fra planeten.
Ved at rangordne planeter efter egnethed til disse forskellige metoder får fremtidige missioner en slags observationsmenu: hvilket teleskop kigger, på hvilken planet og på hvilken måde.
Planeter på grænsen af, hvad liv kan tåle
En del af de 45 verdener befinder sig præcis op ad de teoretiske grænser for den beboelige zone. På den varme side opstår spørgsmålet, om vand forbliver flydende længe nok — eller om det i sidste ende blæses fuldstændig væk. På den kolde side handler det om, hvorvidt selv små temperaturudsving er nok til at fryse oceaner permanent.
| Position i beboelig zone | Mulig situation |
|---|---|
| Indre kant (varm) | Risiko for ukontrolleret drivhuseffekt, vand der langsomt forsvinder |
| Midterzone | Mere stabile forhold, størst chance for langvarige oceaner |
| Ydre kant (kold) | Meget is, muligvis underjordisk vand eller midlertidige optøningsperioder |
Hvis målinger viser, at nogle af disse grænsetilfælde alligevel opretholder en stabil atmosfære og flydende vand, vil de nuværende grænser for den beboelige zone skulle rykkes. Det ville i ét slag udvide listen over potentielle levedygtige verdener betydeligt.
Elliptiske baner og temperaturchok
Ikke alle planeter følger en jævn, næsten cirkulær bane. Nogle exoplaneter har en aflang, elliptisk bane, hvor de til tider suser meget tæt forbi deres stjerne for derefter at bevæge sig langt ud igen.
Det skaber kraftige skift mellem varme og kolde faser. Spørgsmålet er, om en atmosfære og eventuelle oceaner kan absorbere sådanne rytmiske chok uden at fryse eller fordampe fuldstændigt. Enkelte af de 45 kandidater ser ud til at befinde sig i netop en sådan uregelmæssig bane — og udgør dermed en interessant prøvesten.
Alder som ekstra ledetråd
Holdet kiggede ikke kun på afstand og temperatur, men også på systemernes alder. Blandt de stjerner, hvis alder kan estimeres nogenlunde præcist, viser det sig, at 17 stjerner og 24 tilhørende planeter er ældre end Jorden.
Ældre planeter har haft mere tid til geologiske processer, kemisk udvikling og mulig biologisk aktivitet. Det betyder ikke, at liv der automatisk er mere fremskredet: kollisioner med kometer, vulkanisme eller en kollapsende atmosfære kan sætte uret tilbage. Men et gammelt system kan have opbygget interessante fingeraftryk i atmosfæren — for eksempel usædvanlige gasblandinger, der peger på lange perioder med aktivitet.
Røde dværge: ideelle at måle på, men udfordrende at leve på
En stor del af kandidaterne kredser om små røde dværgstjerner. For astronomer er disse stjerner attraktive, fordi de udsender lidt lys, og planeter kredser relativt tæt om dem — det gør signalerne lettere at måle.
For liv udgør røde dværge et tvetydigt miljø. Mange af disse stjerner har kraftige udbrud, hvor enorme mængder stråling frigives på kort tid. Det kan erodere en atmosfære eller konstant bombardere overfladen.
Kaltenegger påpeger, at liv måske er langt sejere, end vi hidtil har antaget — men at de lettest målbare verdener ikke nødvendigvis er dem med de mest gæstfri strande og skove.
Nye teleskoper får en konkret indkøbsliste
Kataloget er udtrykkeligt skabt som en praktisk vejledning for de store teleskoper, der allerede er i drift eller under opbygning. James Webb Space Telescope observerer allerede de første exoplanetatmosfærer. I de kommende år følger blandt andet Nancy Grace Roman Space Telescope samt gigantiske jordbaserede teleskoper med spejle på adskillige titals meter.
Med ranglisten kan disse instrumenter sætte prioriteter: først de nærmeste og mest lovende verdener, dernæst grænsetilfældene og til sidst de sværeste mål. Selv hvis målinger på en planet ikke finder spor af liv, skærper det modeller og strategier. Teoretiske grænser kan justeres, og fremtidige missioner kan tilpasse deres design på baggrund af resultaterne.
Hvad sådanne fund betyder for vores syn på liv i universet
De 45 udvalgte exoplaneter er ingen garanti for, at der et sted allerede findes vandige oceaner med fisk eller skove fyldt med fremmede planter. De viser frem for alt, hvor naturen under de rette omstændigheder kunne følge lignende spor som på Jorden.
Hvis der på flere af disse verdener måles stabile atmosfærer med vanddamp, kuldioxid og muligvis biologiske gasser, vil det grundlæggende ændre vores forståelse af, hvor sjælden eller almindelig en beboelig verden egentlig er.
For mange forbindes begreber som "beboelig zone" og "stenet planet" med tanken om en næsten anden Jord. I praksis handler det snarere om tjeklister: er der en fast skorpe, en energikilde, mulighed for vand, beskyttelse mod ekstrem stråling? Først når flere kriterier kan opfyldes samtidigt, rykker en exoplanet fra "astronomisk interessant" til "potentiel levende verden." Jo bedre sådanne lister bliver, jo præcisere kan vi vurdere, hvor i universet liv har en reel chance.
