Nå øker sjansen for å finne liv på andre planeter

Les om hvordan nye teleskoper og investeringer i romforskning øker sjansen for å finne liv på andre planeter. Utforsk Fermis paradoks og betydningen av biosignaturer i en ny studie i tidsskriftet PNAS.

Dette er en kunstnerisk framstilling av eksoplaneten TOI 700d, som ligger rundt 100 lysår unna jorden. Den er på størrelse med jorden og ligger i riktig avstand fra sin stjerne, ifølge NASA. (Bilde: NASA)

Det er et av de mest kjente vitenskapelige og filosofiske spørsmålene: Hvor er alle de andre i verdensrommet?

Fermis paradoks

Dette kalles Fermis paradoks, og handler om hvor mange milliarder av planeter som sannsynligvis finnes der ute, og om det finnes intelligent liv på noen av dem. Du kan lese mer om dette i denne forskning.no-saken.

Vår galakse, Melkeveien, har eksistert i så lang tid at intelligent liv burde ha oppstått på mange planeter, ut fra et sannsynlighetsperspektiv. Men ingenting har dukket opp enda - dermed kalles det et paradoks.

Men selv om kunnskapen vår om planeter rundt andre stjerner har eksplodert i de siste tiårene, har ingen funnet spor etter noen form for liv på noe annet sted enn vår egen klode.

Sannsynligvis må det være liv på en planet før intelligent liv kan oppstå, som kan utvikle og ekspandere over lang tid.

Biosignaturer og fremtidige teleskoper

Nye rom- og bakketeleskoper vil ha kapasiteten til å lete etter biosignaturer - spor etter liv - i atmosfærene til planeter utenfor vårt solsystem.

Dette er for eksempel spor etter en viss sammensetning av gasser i en atmosfære, som tyder på at gjenkjennbart liv eksisterer på planeten. Andre, mer fremmede former for liv kan også eksistere, men de vil være vanskelige for oss å identifisere.

For eksempel er NASAs James Webb-teleskop eller ESAs Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey (ARIEL) kraftige nok til å kunne lete etter slike biosignaturer.

Spesielt James Webb-teleskopet har store forventninger knyttet til seg, men programmet har hatt store problemer, og oppskytningen har vært utsatt i over syv år, ifølge Space.com. Oktober 2021 er det nåværende målet.

Studien i tidsskriftet PNAS

Men hva skjer om de faktisk finner noe? Hva betyr det for sannsynligheten for å finne liv på enda flere planeter?

Og hva betyr det hvis de ikke finner noen spor? Disse sannsynlighetsspørsmålene blir tatt opp i en ny studie i tidsskriftet PNAS, av fysikerne Claudio Grimaldi og Amadeo Balbi.

Antagelser og statistikk

Slike antagelser om hvor mange planeter som kan ha liv i galaksen er øvelser i statistikk og sannsynlighetsregning, og gir naturlig nok bare omtrentlige svar.

Men antagelsene som er bygget inn i regnestykket blir bedre og bedre, etterhvert som teleskopene finner flere og flere planeter i andre solsystemer. Utvalget blir større, og nå vet forskerne bedre hvilke egenskaper de skal se etter.

Mangemilliardær bidrar til forskning

En annen faktor som øker sjansen for å finne liv på andre planeter er investeringer i romforskning. Den russiske mangemilliardæren Yuri Milner har nylig bidratt med 100 millioner dollar til et nytt forskningsprogram kalt Breakthrough Listen.

Dette programmet gir astrofysikere og astronomer tilgang til verdens fremste observatorier og avansert maskinvare og programvare for å lete etter tegn til utenomjordisk liv.

Med bedre teknologi og økte ressurser blir sjansen for å finne liv på andre planeter stadig større.

Hva vil Wiki fortelle oss?

Planeters evne til å opprettholde liv varierer, da planeter og naturlige satellitter har varierende mulighet til å utvikle og opprettholde liv.

Ettersom eksistensen av utenomjordisk liv ikke har blitt bekreftet, er planetær beboelighet langt på vei en ekstrapolering av forholdene på jorden og solens og solsystemets karakteristiske trekk. Som det tydelig kan sees, så fremmer ikke disse forholdene bare enkle encellede liv, men også store komplekse flercellede organismer over en lang sammenhengende periode. Forskning på disse områdene er en del av den planetariske astronomien og den relativt nye disiplinen astrobiologi.

En absolutt forutsetning for liv er en energikilde, men for at en planet skal kunne inneholde liv må mange andre geofysiske, geokjemiske og astrofysiske kriterier oppfylles. NASA har definert det fremste kriteriet for liv som «omfattende regioner med vann, forhold fordelaktige for skapingen av komplekse organiske molekyler og energikilder for å opprettholde metabolismen.»

Tanken om at planeter i tillegg til jorden kanskje inneholder liv er gammel, men historisk sett var det like mye et filosofisk spørsmål som et naturvitenskapelig spørsmål. På siste del av 1900-tallet kom to gjennombrudd på området. Observasjoner av andre planeter og måner innenfor solsystemet har gitt viktig informasjon for å definere kriterier for beboelighet og har muliggjort nøyaktigere sammenligninger mellom jorden og andre objekter. Oppdagelsen av eksoplaneter på begynnelsen av 1990-tallet har gitt videre verdifull informasjon om mulighetene for utenomjordisk liv. Fremfor alt har man konstatert at solen ikke er unik blant stjernene, noe som har utvidet søket etter beboelige planeter utenfor solsystemet.

Egnede stjernesystemer

Til tross for at objekter som er generelt jordlike kan være vanlige i universet, er det like viktig at deres omgivelser er fordelaktige for liv. Planetenes stjerner er derfor det mest grunleggende hva gjelder beboelighet. Innenfor SETIs Project Phoenix har man utviklet «HabCat», et forsøk på å katalogisere de stjernesystemene som ser ut til å kunne opprettholde liv. Denne samlingen ble til ved å gå gjennom de nærmere 120 000 stjernene i den store Hipparcoskatalogen og jobbe seg seg frem til rundt 17 000 stjerner, såkalte «HabStars». Kriteriene som brukes gir et godt utgangspunkt for å forstå de astrofysiske faktorene som er nødvendige for beboelige planeter.

Spektralklasse

En stjernes spektralklasse avhenger av dens fotosfæreiske temperatur, noe som for hovedseriestjerner like godt kan oversettes til masse. Foreløpig anses stjerner av spektralklasse «G» og deler av klassene «F» og «K» som de mest interessante. Dette tilsvarer i temperatur et omfang på mellom 4 000 og 7 000 K. Solen, med en spektralklasse på G2 er godt innenfor disse grensene. «Middelklassestjerner» av denne typen har et antall karakteristiske trekk som anses som viktige for eventuelle planeters beboelighet:

Omfanget av disse stjernene tilsvarer antakeligvis mellom 5 og 10 % av stjernene i Melkeveien, det vil si et titalls milliarder stjerner bare i vår galakse. Om de svakere «K»- og «M»-klassene (røde dverger) også er egnet som beboelige planeter er kanskje det viktigste ubesvarte spørsmålet i hele feltet da disse stjernene er svært vanlige. Gliese 581 c, en planet som blir betegnet som en «superjord» har blitt oppdaget i den beboelige sonen hos en rød dverg og kan inneholde flytende vann.

En stabil beboelig sone

En beboelig sone er et teoretisk område som omgir en stjerne hvor en planet som befinner seg der skulle kunne ha flytende vann på overflaten. Etter en energikilde anses flytende vann som den viktigste ingrediensen for liv ettersom det er fullstendig avgjørende for alt liv på jorden. Dette kan selvsagt komme av at jorden er en verden rik på vann og være en feilaktig konklusjon av en vannbasert art. Om liv som ikke er avhengig av vann blir oppdaget, for eksempel i flytende ammoniakk, vil den beboelige sonen kunne økes drastisk.

En stabil beboelig sone krever to forhold. Området som sonen dekker bør først og fremst ikke variere stort med tiden. Alle stjerner øker sin lysstyrke med tiden og en beboelig sone beveger seg dermed utover i ettertid, men om det skjer for fort (for eksempel med supermassive stjerner), vil planeter som bare befinne seg i sonen en kort periode og har en motsvarende sjanse til å rekke og utvikle liv. Å beregne omfanget av den beboelige sonen er aldr enkelt; for eksempel kommer mekanismer som karbonkretsløpet til å påvirke temperaturen. Antakelsen om atmosfæriske forhol og geologi har dermed en stor påvirkning på sonens omfang, likeledes med stjernenes utvikling. Den foreslåtte beboelige sonen for solen har for eksempel variert sterkt alt ettersom forskningen har gått fremover.

For det andre bør ikke større objekter som en gasskjempe finnes i eller relativt nære den beboelige sonen, noe som ville forstyrret og kanskje forhindret skapelsen av jordlignende planeter fullstendig. For eksempel er asteroidebeltet restene av en stor mengde materie som aldr lyktes med å danne en planet på grunn av Jupiters kraftige gravitasjonsfelt. Om Jupiter i stedet hadde befunnet seg i det indre solsystemet ville sannsynligvis jorden aldri ha utviklet seg til den nåværende form. Man kan imidlertid tenke seg at måner til disse gasskjempene i en beboelig sone skulle kunne være beboelige under visse omstendigheter.

Tidligere ansås det at indre steinrike planeter og ytre gassrike planeter, som i solsystemet, ville være det vanlige mønsteret også for andre stjerner. Men oppdagelsen av eksoplaneter har endret denne teorien fullstendig da et stort antall Jupiterlignende planeter eller større har blitt oppdaget svært nær deres stjerne. Men nåværende data representerer antakeligvis et noe skjevt syn på det hele da slike supermassive planeter nær sin egen stjerne er svært mye lettere å oppdage enn mindre eller mer avsidesliggende planeter. Det gjenstår derfor å se hvilke typer solsystem som er det normale, om det i det hele finnes noe dominerende mønster.

Lav variasjon i stjerneaktiviteten

Forandringer i lysstyrken er vanlig hos alle stjerner, men omfanget av slike svingninger dekker et bredt spekter. De fleste stjerner er relativt stabile, men et betydelig mindretall er variable stjerner som dårlige kandidater for å opprettholde liv når deres uforutsigbare energistråling vil påvirke eventuelle organismer negativt. Organismer som har utviklet seg i en viss temperatur vil åpenbart få problemer med å overleve ved en plutselig og dramatisk endring til en helt annen temperatur. I tillegg er toppene i lysstyrken ofte forbundet med en stor mengde gamma- og røntgenstråling, som kan drepe enhver form for liv. Atmosfærene demper slike effekter (en økning på 10 % av solens lysstyrke fører ikke automatisk 10 % temperaturøkning på jorden), men de energirike strålingspulsene kan gradvis erodere bort atmosfæren fra planetene.

Solen hører til de stjernene med relativt svake periodiske endringer i lysstyrke og har en variasjon på rundt 0,1 % over dens elleveårige solsyklus. Det finnes sterke, men kontroversielle, beviser på at selv små endringer i den innkommende energien fra solen har en betydelig effekt på jordens klima i en historisk epoke. Den lille istid på midten av det forrige årtusen, for eksempel, kan ha blitt forårsaket av en relativt lang periode hvor solen hadde en lavere lysstyrke. En stjerne behøver derfor ikke være en sann variabel stjerne for å kunne ha forskjeller i lysstyrken som påvirker beboeligheten. Av de kjente stjernene som ligner solen anses 18 Scorpii å ligge nærmest dens egenskaper. Dessverre for mulighetene for liv er den eneste betydelige forskjellen solsyklusens amplitude, som tilsynelatende er betydelig større på 18 Scorpii.

Høy metallisitet

Hovedandelen av materiet i alle stjerner er hydrogen og helium, men hvor mye tyngre grunnstoffer (hovedsakelig metaller) som finnes i stjerner varierer mye. En høy andel av metaller i en stjerne tilsvarer en stor mengde tyngre grunnstoff tilgjengelig i den protoplanetariske skiven. En lav mengde metaller reduserer sjansen betraktelig, ifølge soltåketeorien om solsystemets dannelse, for at planeter skal ha blitt dannet rundt en stjerne. De planeter som likevel dannes rundt en metallfattig stjerne ville sannsynligvis ha en lav masse og vil trolig være uegnet for liv. Spektroskopiske studier av solsystemer hvor eksoplaneter har blitt funnet har så langt bekreftet forholdet mellom metallrike stjerner og tilstedeværelsen av planeter. Stjerner med planeter synes generelt være langt mer metallrike enn stjernene som tilsynelatende ikke har planeter.

Planetariske egenskaper

Den viktigste antagelsene for beboelige planeter er at de er jordlike. Slike planeter er omtrent innenfor en størrelsesorden av jordens masse og er hovedsakelig bygd opp av silikatsteiner og har ikke samlet de store gasslagrene av hydrogen og helium som de ytre gasskjempene har. Liv som kan ha utviklet seg i skytoppene på gasskjemper er ikke utelukket, men det anses som usannsynlig fordi de ikke har noen overflate, i hvert fall ikke i annet enn ekstreme trykk dypt i planetens indre. Disse planeters måner, derimot, er hete kandidater til himmellegemer som kan opprettholde liv.

Gjennom analyser av hvilke miljøer som sannsynligvis vil kunne opprettholde liv skiller man mellom encellede organismer som bakterier og komplekse flercellede organismer som dyr. Encellede organismer må komme før flercellede i alle hypotetiske veier av evolusjon og der encellede organismer oppstår finnes det ingen garanti for at dette skal føre til mer komplekse skapninger. De planetariske egenskapene som tas opp senere i dette avsnittet anses som avgjørende for liv generelt, men i alle fall bør kravene anses høyere for flercell