En ny undersøgelse antyder, at mange eksoplaneter - verdener, der kredser om fjerne stjerner - kan have en overflod af giftige gasser i deres atmosfære. I så fald ville det gøre udviklingen af komplekse livsformer vanskeligere.
Kunstnerens koncept af de 7 kendte planter i jordstørrelse i TRAPPIST-1-systemet. Tre af disse planeter er i den beboelige zone, men vi ved endnu ikke, hvilke slags gasser der er i planeternes atmosfærer. Billede via R. Hurt / NASA / JPL-Caltech / UC Riverside.
Hvor almindeligt er livet i universet? Vi ved stadig ikke svaret, men fortsat forskning ser ud til at antyde, at der skulle gerne være mange planeter (og måner) derude, der er i stand til at støtte en form for biologi. Men hvad med især avanceret liv? En ny undersøgelse antyder, at antallet af verdener med mere stærkt udviklede, komplekse livsformer måske er færre, end nogle mennesker håber.
De peer-reviewede fund kommer fra forskere ved University of California Riverside (UCR) og viser, at mange planeter kan have en ophobning af giftige gasser i deres atmosfære, der ville gøre det vanskeligt for en mere avanceret liv at udvikle sig. Disse resultater blev offentliggjort i The Astrophysical Journal den 10. juni 2019.
Ifølge Timothy Lyons, en biogeokemiker ved UCR:
Dette er første gang, de fysiologiske grænser for livet på Jorden er blevet betragtet som at forudsige fordelingen af det komplekse liv andetsteds i universet.
Forskningen har konsekvenser for den ”beboelige zone”, regionen omkring en stjerne, hvor temperaturer kunne tillade flydende vand at eksistere på overfladen af en stenet planet. Høje niveauer af giftige gasser kan indsnævre den zone eller endda eliminere den i nogle tilfælde. Som Lyons forklarede:
Forestil dig en 'beboelig zone for komplekst liv' defineret som en sikker zone, hvor det ville være plausibelt at understøtte rige økosystemer, som vi finder på Jorden i dag. Vores resultater indikerer, at komplekse økosystemer som vores ikke kan eksistere i de fleste regioner i den beboelige zone som traditionelt defineret.
Diagram, der viser grænserne for den traditionelle beboelige zone, sammen med stjernetyper og nogle kendte eksempler på exoplanet. Billede via Chester Harman / Wikipedia / CC BY-SA 4.0.
Forskerne brugte computermodeller til at studere atmosfærisk klima og fotokemi under forskellige planetariske forhold. En af de mest potent farlige gasser er kuldioxid. Planeter langt væk fra deres stjerne - inklusive Jorden - har brug for den for at opretholde temperaturer over frysepunktet, da det er en stor drivhusgas.
Men der er en fangst efter planeter længere væk fra deres stjerner end Jorden. De ville kræve mere kuldioxid for at holde temperaturen varme, men for meget af gassen kan være dødbringende for mere avancerede livsformer som dyr og mennesker. Som Edward Schwieterman, undersøgelsens hovedforfatter, bemærkede:
For at opretholde flydende vand i den ydre kant af den konventionelle beboelige zone ville en planet have behov for titusinder af gange mere kuldioxid end Jorden har i dag. Det er langt ud over de niveauer, der vides at være giftige for menneskers og dyrs liv på Jorden.
For enklere dyreliv kan den slags kuldioxidniveau krympe den traditionelle beboelseszone ned til cirka halvdelen. For mere udviklede dyr eller mennesker reduceres den beboelige zone til under en tredjedel.
Kunstnerens koncept af Kepler-186f, den første jordstørrede eksoplanet, der blev opdaget i kredsløb i den beboelige zone af dens stjerne. Sådanne verdener kan muligvis støtte liv, men giftige gasser kan begrænse, hvor langt dette liv kan udvikle sig. Billede via NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech / Astronomy.
En anden dødbringende gas er kulilte. Der er ikke meget af det på Jorden, fordi solen skaber kemiske reaktioner i atmosfæren, der ødelægger den. Men for nogle planeter, der kredser om røde dværgstjerner - mindre og køligere end solen - kan den intense ultraviolette stråling skabe giftige niveauer af kulilte i deres atmosfærer. Som Schwieterman sagde:
Disse ville bestemt ikke være gode steder for menneskers eller dyrs liv, som vi kender det på Jorden.
De samme forskere bemærkede dog tidligere, at mikrobiel liv kunne gå godt i et sådant miljø.
Så hvordan kan vi bestemme, hvilke exoplaneter der muligvis er egnede til liv, og hvilke der sandsynligvis ikke er på grund af faktorer som giftige gasser? Den eneste måde at gøre det på nuværende tidspunkt er at eksternt studere deres atmosfærer med teleskoper. Som Christopher Reinhard, en anden medforfatter af det nye papir, sagde:
Vores opdagelser giver en måde at bestemme, hvilke af disse utallige planeter vi skal observere mere detaljeret. Vi kunne identificere ellers beboelige planeter med kuldioxid- eller kulilteniveauer, der sandsynligvis er for høje til at understøtte kompleks levetid.
Som det kunne forventes, ville den nemmeste slags liv at detektere være den, der lever på planetens overflade og ændrer dens atmosfære, som på Jorden. Hvis en planet kun har liv i undergrunden (som kan være tilfældet med Mars eller havmåner som Europa og Enceladus), det ville være meget sværere at finde, især fra mange lysår væk. Hvis der var meget avanceret liv, som i en civilisation som udviklet eller mere end menneskeheden, kunne de muligvis blive opdaget af deres teknosignaturer eller andre effekter på planetens miljø. Men avanceret liv kræver gunstige planetariske forhold.
På jorden er kuldioxid vigtigt for plantelivet, som absorberer det fra luften og derefter kombinerer det med vand og lys for at fremstille kulhydrater, processen kendt som fotosyntese. Men for meget kuldioxid kan være dødbringende for mere komplekse livsformer. Billede via Jason Samfield / Flickr / CC BY-NC-SA / The Conversation.
Den nye undersøgelse kan hjælpe med at sætte grænser for, hvilken slags liv der kan udvikle sig, afhængigt af toksiciteten af deres planets atmosfærer. Det er også en påmindelse om, hvor dyrebar vores egen planet er, der er fyldt med liv i mange utroligt forskellige former. Som bemærket af Schwieterman:
Jeg tror, at det at vise, hvor sjælden og speciel vores planet kun er, forbedrer tilfældet for at beskytte den. Så vidt vi ved, er Jorden den eneste planet i universet, der kan opretholde menneskers liv.
Nederste linje: Selvom vi endnu ikke ved, hvor almindeligt eller ej, der kan være liv i universet, vil bestemmelse af, hvilke planeter der har rigelige giftige gasser i deres atmosfære, hjælpe med at indsnævre søgningen, især efter mere komplekse slags liv, der minder om dem på Jorden.