Jorden er en vandverden, og en ny undersøgelse antyder, at der kan være mange flere vandverdener derude, herunder nogle større og vådere end vores planet.
Kunstnerens koncept af nogle kendte superjord-planeter med beboelig zone med ligheder med Jorden. Nogle eller endda alle af dem kunne have oceaner. Fra venstre: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler-62f og Kepler-186f. Jorden selv er til højre. Billede via NASA.
Når det kommer til at søge bevis for fremmed liv, udtrykket følg vandet er ofte citeret som et vejledende princip. Alt liv på Jorden afhænger af vand, så det giver mening at fokusere på andre steder, hvor der også findes vand. Dette har været tilfældet ikke kun i vores eget solsystem - især Mars, Jupiters måne Europa og Saturns måne Enceladus - men også for eksoplaneter, der kredser om andre stjerner.
Men hvor almindeligt er vand i de fjerne verdener?
Det er vanskeligt at vide svaret specifikt, da alle exoplaneter er så langt væk uden for vores solsystem, der kredser om fjerne stjerner. Men astronomer finder nu flere ledetråder takket være fremskridt inden for observationsteknologier til teleskoper. Det viser sig, at vandverdener sandsynligvis er ganske almindelige. Det er ifølge en ny undersøgelse, der netop blev præsenteret på Goldschmidt-konferencen i Boston den 17. august 2018. Undersøgelsen antyder, at nogle super-jorden-exoplaneter sandsynligvis er meget rig på vand - meget mere end Jorden.
Mere specifikt fandt astronomer, at eksoplaneter, der er mellem to og fire gange Jordens størrelse, sandsynligvis har vand som en vigtig komponent i deres sammensætning. Disse super-jorde, som de kaldes, er verdener, der er større end Jorden, men mindre end isgiganter som Uranus og Neptune. De fleste menes at være stenede med atmosfærer som Jorden, og nu ser det ud til, at mange sandsynligvis også har oceaner.
NASA har nu programmer, der er dedikeret til undersøgelse af havverdener i solsystemet og videre. Billede via NASA.
De nye fund er baseret på data fra Kepler-rumteleskopet og Gaia-missionen, som viser, at mange af de allerede kendte planeter af denne type (ud af næsten 4.000 exoplaneter, der er bekræftet indtil videre) kunne indeholde så meget som 50 procent vand. Denne øvre grænse er en enorm mængde sammenlignet med jordens vandindhold, som kun er 0,02 procent vand (efter vægt). Som hovedforsker bemærkede Dr. Li Zeng ved Harvard University:
Det var en enorm overraskelse at indse, at der skal være så mange vandverdener.
Resultaterne kommer fra måling af planetenes masse og radius. Disse observationer gjorde det muligt for forskere at beregne planeternes gennemsnitlige densitet og sætte begrænsninger for deres bulkkompositioner og interne strukturer. Forskerne fandt, at de kan kategoriseres i to generelle grupper. Ifølge Zeng:
Vi har set på, hvordan masse relateres til radius og udviklet en model, der muligvis kan forklare forholdet. Modellen indikerer, at de exoplaneter, der har en radius på omkring 1,5x Jordradius, har en tendens til at være stenede planeter (af typisk 5x massen af Jorden), mens de med en radius på 2,5x Jordradius (med en masse omkring 10x den af Jorden) er sandsynligvis vandverdener.
En type mulig vandverden er en ”øjeeple” -planet, hvor den stjernevendende side er i stand til at opretholde et flydende vandhav, mens resten af overfladen er is. Billede via eburacum45 / DeviantArt.
Disse større planeter ville være ægte vandverdener indeholdende meget mere vand end Jorden. Hele overfladen af sådanne planeter kunne være dækket af dybe oceaner uden landmasser eller kontinenter. Tænk på vandmåner som Europa eller Enceladus med globale oceaner, men uden islaget ovenpå. Som Zeng forklarede:
Dette er vand, men ikke så almindeligt findes her på Jorden. Deres overfladetemperatur forventes at være i området 200 til 500 grader Celsius. Deres overflade kan være indhyllet i en vanddamp-domineret atmosfære med et flydende vandlag nedenunder. Når vi bevæger os dybere, kan man forvente, at dette vand forvandles til højtryksis, inden vi når den faste stenede kerne. Det smukke ved modellen er, at det forklarer, hvordan sammensætning relateres til de kendte fakta om disse planeter.
Vores data viser, at ca. 35 procent af alle kendte exoplaneter, der er større end Jorden, skal være vandrige. Disse vandverdener formes sandsynligvis på lignende måder som de gigantiske planetkerner (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune), som vi finder i vores eget solsystem. Den nyligt lancerede TESS-mission finder mange flere af dem ved hjælp af jordbaseret spektroskopisk opfølgning. Den næste generations rumteleskop, James Webb Space Telescope (JWST), vil forhåbentlig karakterisere atmosfæren hos nogle af dem. Dette er en spændende tid for dem, der er interesseret i disse fjerne verdener.
Kepler-22b er en super-jorden-exoplanet, der muligvis er dækket af et globalt hav. Billede via NASA.
Sara Seager, professor i planetarisk videnskab ved Massachusetts Institute of Technology og stedfortrædende videnskabsdirektør for den nyligt lancerede mission for transiterende exoplanet-satellit (TESS), gav også sine tanker om dette:
Det er forbløffende at tro, at de gådefulde eksoplaneter i mellemstørrelse kunne være vandverdener med store mængder vand. Forhåbentlig kan atmosfæreobservationer i fremtiden - af tykke dampatmosfærer - understøtte eller tilbagevise de nye fund.
Hvad angår hvor mange af disse vandverdener, der kan støtte livet, er det stadig et åbent spørgsmål. Nogle fremmede oceaner kan mangle de kemiske næringsstoffer eller energikilder, der er nødvendige for evolutionen for at få fodfæste. Der er stadig mange ukendte på dette tidspunkt, men bare det faktum, at denne slags våde verdener synes at være almindelig, er en spændende fund. Hvis der blev opdaget liv på en eller flere af havmånene i vores eget solsystem, ville det markant øge chancerne for, at der kunne opstå liv på mange forskellige havverdener.
Et globalt vandhav ligger under den revnede iskolde overflade af Jupiters måne Europa. Billede via NASA / JPL.
Kommende missioner som TESS og JWST vil være i stand til yderligere at studere disse og andre former for fremmede planetariske miljøer ved at analysere deres atmosfære for tegn på biomarkører produceret af levende organismer. Indtil da kan vi stort set bare spekulere, men resultaterne hidtil er lovende.
Nederste linje: Astronomer mener, at vandverdener kan være almindelige i vores galakse - nogle af dem større og med meget mere vand end Jorden, inklusive dybe, globale oceaner. Dette vil have betydelig indflydelse på søgen efter bevis på liv et andet sted.
Kilde: Vækstmodelfortolkning af planetstørrelsesfordeling
Via Goldschmidt-konference