Livet kan nok ikke eksistere på helt så mange planeter, som vi engang troede

Adrian Pelletier | Unsplash

Da Kepler Space Observatory blev opsendt i 2009, begyndte det at finde planeter omkring andre stjerner med en hastighed, der begejstrede astronomer. Disse data førte til det skøn, at vores galakse skal indeholde omkring 40 milliarder jordlignende planeter, der kredser i de beboelige zoner af sollignende stjerner og røde dværge.

Den beboelige zone er området omkring en stjerne, hvor flydende vand kan eksistere på overfladen af ​​en planet. Det er vigtigt, fordi beviserne på Jorden tyder på, at flydende vand er afgørende for liv. Og hvis livet starter let på jordlignende verdener, tyder tallene fra Kepler på, at vores galakse må vrimle med liv. Så kapløbet er i gang for at finde beviser for det. Forskellige rumbaserede teleskoper bliver designet til at lede efter den unikke spektroskopiske signatur, som livet skal producere.

Men en nøgleudfordring vil være at finde de bedste mål - planeter, hvor forholdene synes mest befordrende for komplekst liv. Og astrobiologer er begyndt at påpege, at flydende vand alene ikke er nok. Hvis Jorden er noget at gå efter, er andelen af ​​andre molekyler også vigtig. For eksempel dræber for meget kuldioxid eller kulilte komplekst liv, som vi kender det.

I dag har Edward Schwieterman ved NASA Astrobiology Institute i Riverside, Californien, og nogle få kolleger revideret definitionen af ​​en beboelig zone for at tage højde for kulilte- og kuldioxidniveauer. Som et resultat siger de, at den beboelige zone for komplekst liv skal være betydeligt mindre - omkring en fjerdedel så bred, som den tidligere definition tillader. Vores resultater har en række vigtige implikationer for søgningen efter exoplanetbiosignaturer og komplekst liv uden for vores solsystem, siger Schwieterman og co.

Først lidt baggrund. Størrelsen af ​​en beboelig zone er vanskelig at beregne, fordi overfladetemperaturer afhænger af forskellige feedback-processer i atmosfæren, såsom drivhuseffekten. Den konventionelle definition af en beboelig zone specificerer en atmosfære, der indeholder nitrogen, kuldioxid og vand, stabiliseret af den samme carbonat-silikat-feedback-proces, som findes på Jorden.

Karbonat-silikat-cyklussen er en langsigtet proces, hvor silikatsten reagerer med vand og kuldioxid for at skabe karbonatsten, som derefter omdannes tilbage til silikatsten og kuldioxidgas ved høje tryk og temperaturer og ved vulkanisme. Dette fører til en feedback-loop, der holder niveauet af kuldioxid i atmosfæren relativt stabilt, hvilket tillader en drivhuseffekt at øge overfladetemperaturerne.

I den inderste kant af den beboelige zone kan relativt lave niveauer af kuldioxid skabe temperaturer høje nok til flydende vand. På Jorden har de nødvendige kuldioxidniveauer varieret gennem historien fra titusinder til hundredvis af ppm.

Men for de midterste og ydre områder af den beboelige zone skal atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer være meget højere for at opretholde temperaturer, der er befordrende for flydende overfladevand, siger Schwieterman og co.

For eksempel er en exoplanet, der ofte betragtes som en god kandidat til udenjordisk liv, Kepler-62f. Denne planet er omkring tre gange jordens masse og kredser om sin værtsstart i stjernebilledet Lyra i omtrent samme afstand som Venus. Men fordi værten er mindre lysstærk end solen, modtager Kepler-62F omtrent samme mængde sollys som Mars, så den er i yderkanten af ​​den beboelige zone.

Drivhuseffekten kunne nemt gøre Kepler-62f varm nok til flydende vand. Men Schwieterman og co har beregnet, at det ville kræve tre til fem barer kuldioxid for at gøre tricket. Det er 1.000 gange mere, end der nogensinde har eksisteret på Jorden i løbet af historien om komplekst liv her.

Holdet påpeger, at disse niveauer af kuldioxid er giftige for det mest komplekse liv på Jorden i dag, og at øgede niveauer i fortiden menes at have været en væsentlig faktor i masseudryddelser. De fysiologiske grænser for niveauet af kuldioxid, som livet kan tolerere, skal tages i betragtning, når beboelige zoner defineres. Dermed er Kepler-62f måske ikke så god en kandidat alligevel.

Kulilte truer også komplekst liv. Schwieterman og co beregner, at planeter, der kredser om kølige stjerner, sandsynligvis vil have højere niveauer af kulilte, fordi fotokemiske forhold er mere befordrende for at producere det. Dette sætter endnu en begrænsning for beboelige zoner.

Holdets endelige beregning er at finde ud af, hvordan disse begrænsninger ændrer vores nuværende forståelse af størrelsen af ​​den beboelige zone. En implikation er, at vi måske ikke forventer at finde tegn på intelligent liv eller teknosignaturer på planeter, der kredser om sene M-dværge eller på potentielt beboelige planeter nær den ydre kant af deres beboelige zoner, siger Schwieterman og co.

Det vil have betydelig indflydelse på fremtidige søgninger efter biosignaturer fra andre planeter. Astronomer kan meget vel beslutte at fokusere på varmere, sollignende stjerner, hvor betingelserne for komplekst liv sandsynligvis er mere gunstige.

Men designere af fremtidige rumteleskoper behøver ikke at frygte for mangel på mål. Selvom den beboelige zone er væsentligt mindre end hidtil antaget, er sandsynligheden for, at der vil være mange hundrede millioner kandidater alene i vores galakse. Det burde være mere end nok til de missioner, der i øjeblikket er planlagt.

Ref: arxiv.org/abs/1902.04720 : En begrænset beboelig zone for komplekst liv

skjule