211service.com
Livet kan sannsynligvis ikke eksistere på så mange planeter som vi en gang trodde
Adrian Pelletier | Unsplash
Da Kepler-romobservatoriet ble lansert i 2009, begynte det å finne planeter rundt andre stjerner med en hastighet som begeistret astronomer. Disse dataene førte til anslaget om at vår galakse må inneholde rundt 40 milliarder jordlignende planeter som kretser rundt i de beboelige sonene til sollignende stjerner og røde dverger.
Den beboelige sonen er området rundt en stjerne der flytende vann kan eksistere på overflaten av en planet. Det er viktig fordi bevisene på jorden tyder på at flytende vann er avgjørende for liv. Og hvis livet starter lett på jordlignende verdener, tyder tallene fra Kepler på at galaksen vår må vrimle av liv. Så løpet er i gang for å finne bevis på det. Ulike rombaserte teleskoper blir designet for å lete etter den unike spektroskopiske signaturen som livet må produsere.
Men en nøkkelutfordring vil være å finne de beste målene – planeter der forholdene virker mest befordrende for komplekst liv. Og astrobiologer har begynt å påpeke at flytende vann alene ikke er nok. Hvis jorden er noe å gå etter, er andelen andre molekyler også viktig. For eksempel dreper for mye karbondioksid eller karbonmonoksid komplekst liv slik vi kjenner det.
I dag har Edward Schwieterman ved NASA Astrobiology Institute i Riverside, California, og noen få kolleger revidert definisjonen av en beboelig sone for å ta hensyn til karbonmonoksid- og karbondioksidnivåer. Som et resultat sier de at den beboelige sonen for komplekst liv må være betydelig mindre - omtrent en fjerdedel så bred som den forrige definisjonen tillater. Resultatene våre har en rekke viktige implikasjoner for søket etter eksoplanetbiosignaturer og komplekst liv utenfor vårt solsystem, sier Schwieterman og co.
Først litt bakgrunn. Størrelsen på en beboelig sone er vanskelig å beregne fordi overflatetemperaturer avhenger av ulike tilbakemeldingsprosesser i atmosfæren, for eksempel drivhuseffekten. Den konvensjonelle definisjonen av en beboelig sone spesifiserer en atmosfære som inneholder nitrogen, karbondioksid og vann, stabilisert av den samme karbonat-silikat tilbakemeldingsprosessen som eksisterer på jorden.
Karbonat-silikat-syklusen er en langsiktig prosess der silikatbergarter reagerer med vann og karbondioksid for å lage karbonatbergarter, som deretter omdannes tilbake til silikatbergarter og karbondioksidgass ved høye trykk og temperaturer og ved vulkanisme. Dette fører til en tilbakemeldingssløyfe som holder nivåene av karbondioksid i atmosfæren relativt stabile, slik at en drivhuseffekt kan øke overflatetemperaturen.
I den indre kanten av den beboelige sonen kan relativt lave nivåer av karbondioksid skape temperaturer som er høye nok til flytende vann. På jorden har de nødvendige karbondioksidnivåene variert gjennom historien fra titalls til hundrevis av deler per million.
Men for de midtre og ytre områdene av den beboelige sonen, må atmosfæriske karbondioksidkonsentrasjoner være mye høyere for å opprettholde temperaturer som bidrar til flytende overflatevann, sier Schwieterman og co.
For eksempel er en eksoplanet ofte tenkt på som en god kandidat for utenomjordisk liv, Kepler-62f. Denne planeten er omtrent tre ganger jordens masse og går i bane rundt sin vertsstart i stjernebildet Lyra på omtrent samme avstand som Venus. Men fordi verten er mindre lys enn solen, mottar Kepler-62F omtrent samme mengde sollys som Mars, så den er i ytterkanten av den beboelige sonen.
Drivhuseffekten kan lett gjøre Kepler-62f varm nok til flytende vann. Men Schwieterman og co har regnet ut at det ville kreve tre til fem barer karbondioksid for å gjøre susen. Det er 1000 ganger mer enn noen gang har eksistert på jorden i løpet av historien til komplekst liv her.
Teamet påpeker at disse nivåene av karbondioksid er giftige for det mest komplekse livet på jorden i dag, og at økte nivåer tidligere antas å ha vært en betydelig faktor i masseutryddelser. De fysiologiske grensene for nivået av karbondioksid som livet kan tolerere, må tas i betraktning når beboelige soner defineres. Dermed er kanskje ikke Kepler-62f en så god kandidat likevel.
Karbonmonoksid truer også komplekst liv. Schwieterman og co beregner at planeter som kretser rundt kule stjerner sannsynligvis vil ha høyere nivåer av karbonmonoksid fordi fotokjemiske forhold er mer gunstige for å produsere det. Dette legger en annen begrensning på beboelige soner.
Teamets endelige beregning er å finne ut hvordan disse begrensningene endrer vår nåværende forståelse av størrelsen på den beboelige sonen. En implikasjon er at vi kanskje ikke forventer å finne tegn på intelligent liv eller teknosignaturer på planeter som går i bane rundt sene M-dverger eller på potensielt beboelige planeter nær ytterkanten av deres beboelige soner, sier Schwieterman og co.
Det vil ha betydelig innvirkning på fremtidige søk etter biosignaturer fra andre planeter. Astronomer kan godt bestemme seg for å fokusere på varmere, sollignende stjerner der forholdene for komplekst liv sannsynligvis er gunstigere.
Men designere av fremtidige romteleskoper trenger ikke frykte for mangel på mål. Selv om den beboelige sonen er betydelig mindre enn tidligere antatt, er sannsynligheten for at det vil være mange hundre millioner kandidater i vår galakse alene. Det burde være mer enn nok for oppdragene som er planlagt for øyeblikket.
Ref: arxiv.org/abs/1902.04720 : En begrenset beboelig sone for komplekst liv