Astronomernes store oprydning i jagten på liv uden for Jorden
I årevis har astronomer gennemgået tusindvis af kendte exoplaneter i håbet om at finde ud af, præcis hvor de skal rette deres teleskoper. En ny undersøgelse offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society sætter endelig orden i dette kaos og skaber en slags kortliste over de mest lovende kandidater.
Et hold astronomer analyserede kendte exoplaneter ud fra en række centrale parametre. Målet var at afgøre, hvilke af dem der reelt giver mening som potentielle levesteder, og hvilke der blot lyder tillokkende på papiret. Forskerne ønskede ikke så meget at gætte, hvor liv kunne have opstået, men snarere at vise, hvor det overhovedet giver mening at lede efter biologiske spor med nutidens og fremtidens teleskoper.
Hvad afgør, om en planet er egnet til liv
Forskerne begyndte med det groveste filter: placeringen i den såkaldte beboelige zone. Det er det område omkring en stjerne, hvor flydende vand kan eksistere på en planets overflade. Derefter vendte de blikket mod mere subtile egenskaber – banens form og planetens energibalance, altså hvor meget energi der faktisk når frem til dens atmosfære og overflade.
Det faktum alene, at en planet befinder sig i den beboelige zone, er ikke nok. Det er snarere et udgangspunkt end en garanti. De seneste undersøgelser viser, at man er nødt til at tage en hel række fysiske betingelser i betragtning. Grænserne for den beboelige zone varierer alt efter stjernetype. Kølige røde dværgstjerner opvarmer anderledes end varme blålige sole, fordi de udsender forskellige bølgelængder – og det påvirker igen, hvordan en planets atmosfære opvarmes.
For tæt på stjernen fordamper vandet, og atmosfæren kan nå kogepunktet. For langt væk fryser vandet til is, og overfladen bliver en frossen ørken. I det gyldne midterfelt kan vand forblive i flydende form – og det er et af grundvilkårene for liv, som vi kender det.
Forskerne var særligt opmærksomme på planeter placeret i de indre og ydre kanter af denne zone. Forholdene er mere ustabile der, men også mere interessante set fra et miljømæssigt udviklingssynspunkt. En planet kan engang have været gunstig for liv og siden have mistet de rette betingelser – eller den kan netop være ved at træde ind i en periode, der er velkommende for organismer.
Energi – for meget, for lidt eller præcis tilpas
Den anden lige så afgørende parameter er mængden af energi, en planet modtager fra sin stjerne. Energibalancen bestemmer klimaet, atmosfærens stabilitet og i sidste ende, om kemien på overfladen kan understøtte livets opståen og videreførelse. Forskerne forsøgte at besvare spørgsmålet: ved hvilken energimængde begynder en planet at miste sine chancer for liv, og ved hvilken mængde har den aldrig haft dem?
Planeter der modtager alt for meget energi, kan ende i en tilstand, der minder om Venus – med en tæt, glødende atmosfære og temperaturer der smelter metaller. Planeter der modtager for lidt, ligner til gengæld Mars, hvor vand – hvis det overhovedet eksisterer – primært findes som is eller under overfladen.
Et af de mere overraskende resultater er, at planeter med markant aflange, usædvanlige baner også fortjener opmærksomhed. I årevis blev de betragtet som mindre interessante, fordi de drastisk ændrer afstanden til stjernen i løbet af et omløb. Den nye analyse antyder imidlertid, at selv sådanne eksotiske systemer i dele af året kan opfylde betingelserne for liv. Periodisk opvarmning og afkøling kan skabe komplekse, men på lang sigt stabile miljøer – forudsat at atmosfæren formår at dæmpe de store udsving.
James Webb-teleskopet som jæger af biosignaturer
Al indsatsen for at udvælge planeter ville give langt mindre mening uden de rette observationsredskaber. Her træder James Webb Space Telescope frem som det i øjeblikket kraftfuldeste instrument til at studere exoplaneters atmosfærer. JWST kan analysere lyset, der passerer gennem en planets atmosfære, når planeten bevæger sig foran sin stjerne. Ud fra subtile ændringer i spektret kan astronomer kortlægge, hvilke gasser der befinder sig i planetens kappe – metan, kuldioxid, vanddamp, og i det ideelle scenarie også oxygen eller ozon, der kan tyde på biologisk aktivitet.
Holdet udpegede netop de exoplaneter, hvis atmosfærer JWST og andre teleskoper vil være i stand til at undersøge mest præcist inden for den realistiske mængde af observationstid. Det er særlig vigtigt i praksis. En velsammensat prioriteringsliste sikrer, at værdifulde timer ikke spildes på objekter, der under alle omstændigheder ikke vil levere brugbare data.
Forskerne lod sig også inspirere af romanen Project Hail Mary af Andy Weir, der er kendt for sine originale idéer om fremmedartede livsformer baseret på en helt anden kemi end den jordiske. Forskerne nævner denne roman ikke som en joke, men som en påmindelse om, at virkeligheden kan vise sig endnu mere opfindsom end litteraturen.
Hvorfor indsnævringen af mållisten har så stor betydning
Ved første øjekast kan det virke som om, jo flere planeter, desto bedre. I praksis er det et enormt problem. Med flere tusinde exoplaneter har selv de mest kraftfulde teleskoper ikke mulighed for at undersøge dem alle enkeltvis med tilstrækkelig præcision. En præcis frasortering af objekter muliggør flere ting:
- at koncentrere observationstiden om nogle få eller nogle titals af de mest lovende planeter
- at udvikle bedre klimamodeller for exoplaneter, da data indsamlet fra et begrænset antal mål kan generaliseres til en større population
- at efterprøve forskellige scenarier for tab eller opståen af livsgodkendte betingelser afhængigt af energibalance eller baneparametre
- at maksimere chancen for at opdage biosignaturer i de mest egnede kandidaters atmosfærer
- at planlægge fremtidige missioner med klare mål frem for tilfældig søgning
- at udnytte dyre observatorier som Hubble-teleskopet og James Webb Space Telescope mere effektivt
For den almindelige læser minder det lidt om at finde den perfekte lejlighed i en stor by. Først vælger man bydel, dernæst budget og størrelse, og til sidst detaljerne som støj, naboer og adgang til infrastruktur. Uden disse filtre ville man flakke rundt i det uendelige. Udvælgelsen af exoplaneter til detaljeret undersøgelse fungerer på nøjagtig samme måde.
Et kort over fremtidige rummissioner
De nye resultater er ikke blot en vejledning i, hvor teleskoperne skal rettes. De udgør også en foreløbig plan for fremtidige rummissioner – ubemandede og i et meget fjernt perspektiv måske også bemandede. Studiernes forfattere siger det direkte: hvis der nogensinde bygges et super-avanceret rumskib sendt specielt ud for at søge efter liv, vil denne liste over exoplaneter udgøre det bedste sæt af rejsemål.
En sådan tankegang hjælper allerede i dag med at designe bedre instrumenter. Kendskabet til, hvad fremtidige missioner skal rettes mod, hjælper med at vælge teleskopernes parametre, de bølgeområder man skal være særlig følsom over for, og med at udarbejde observationsstrategier for årtier frem. Forskere ved universiteter og observatorier over hele verden tilpasser allerede i dag deres programmer efter disse prioriteter.
Eftersom liv er i stand til at tilpasse sig ekstreme forhold, er det værd at se bredere end blot på kopier af Jorden. Den præcise planetliste fra den nye undersøgelse tager også højde for verdener, der ikke er ideelle tvillinger af vores egen planet, men som opfylder betingelserne for en mere eksotisk biologi.
Hvad det betyder for vores syn på liv i universet
Selvom de nye undersøgelser endnu ikke leverer direkte beviser for eksistensen af fremmede civilisationer, øger de reelt chancen for, at det i de kommende årtier vil lykkes at afsløre i det mindste simple livsformer et sted uden for Jorden. Allerede sporadiske mængder af biologisk gas i en exoplanets atmosfære ville være en af de vigtigste opdagelser i videnskabens historie.
Det kræver dog tålmodighed og systematisk arbejde. Først udvælgelse af mål, derefter lange timers observation, analyse af spektre og konfrontation af resultaterne med modeller. Først til allersidst kommer forsigtige konklusioner. Det nye astronomiske arbejde viser, at denne proces kan fremskyndes takket være fornuftigt tilrettelagte prioriteter.
For os, der lever på Jorden, betyder det også noget mere: hver yderligere exoplanet på denne kortliste minder os om, at det scenarie, hvori liv er noget helt enestående, måske slet ikke er det mest sandsynlige. Og det ændrer den måde, vi ser på vores egen planet – ikke som den eneste, men som ét af mange potentielt beboede hjem i kosmos. Måske vil vi en dag opdage, at naboerne ikke er så langt væk, som vi troede.
