Af alle de steder, vi nogensinde har set på i universet, er det kun Jorden, der har givet os bevis for eksistensen af liv. Men hvorfor? Fordi livet er sjældent, og det kræver os alle de forhold, vi har på Jorden for at blive opretholdt? Eller fordi livet er allestedsnærværende, men vi fandt det her, fordi det var det nemmeste sted at finde det?
Da alt på Jorden er arrangeret som det er, er vi vant til at tro, at hvis vi havde en planet og en stjerne med de samme egenskaber som Jorden og Solen - med samme alder, med de samme orbitalafstande, størrelser og masser, fra de samme materialer, så ville vi få liv igen. Vi antager også, at andre kombinationer er mindre sandsynlige. Men alle vores antagelser kan være forkerte. Jorden kan være så sjælden som livet.
I 2015 annoncerede NASA opdagelsen af Kepler-452b og kaldte det”den mest jordlignende exoplanet” nogensinde opdaget. Selvfølgelig havde hun mange ligheder med Jorden, og hendes stjerne havde mange ligheder med Solen:
- Dens hjemmestjerne svarer meget til solen med hensyn til temperatur, masse og størrelse: den er en G2-stjerne, omtrent den samme lysstyrke og den samlede levetid.
- Den roterer næsten den samme afstand og med omtrent den samme periode som vores planet omkring solen: 385 dage i stedet for 365.
- Stjernen, som den drejer sig om, er ikke meget mere udviklet end vores sol: den er 1,5 milliarder år ældre, hvilket betyder, at den er 20% mere energisk stærk og 10% koldere.
Salgsfremmende video:
- Selve planeten er ikke meget større end vores jord, og dens radius er 60% større.
Og selvom disse forhold kan synes at du "ligner jordisk", har den opdagede verden naturligvis ikke noget med Jorden at gøre.
I vores solsystem er forskellen mellem Jorden og Venus lille: ca. 5% i radius. Til sammenligning er forskellen mellem Jorden og Uranus eller Neptun enorm: disse verdener er fire gange Jordens størrelse i radius. Derfor synes 60% mere muligvis ikke sådan en overdrivelse, men der er stor sandsynlighed for, at vi finder en solid planet med en tynd atmosfære, som har egenskaberne ved en gasgigant: en stor skal af lette atmosfæriske gasser. Der er faktisk et meget smalt vindue, der bør betragtes som "jordbunden" med hensyn til planetstørrelse, og et afvigelse på mere end 10-20% fra landstørrelsen ville være for stort.
Der er dog all grund til at tro, at jordbaserede planeter er ret almindelige. De seneste resultater fra Kepler-teleskopet viser, at der er mindst 17 milliarder jordstørrede planeter på Mælkevejens disk, og at mindst et par procent af stjernerne vil have mindst en jordlignende verden i nærheden. Mens vores ultimative mål naturligvis er at finde en verden med avanceret biologisk liv - helst en verden med liv under den Cambrianske eksplosion, vender vores tanker altid tilbage til Jordens tvilling. Men en sådan dobbelt, selvom den findes, er måske ikke det bedste sted at se ud.
Our Sun er en 4,6 milliarder år gammel G-klasse stjerne. Selvom vi synes, det er en af de mest almindelige, er den ikke: vores stjerne er mere massiv end 95% af alle stjerner. M dværge, små røde stjerner, er den mest almindelige type stjerner i universet: tre fjerdedele af alle stjerner er M dværge. Havene på vores planet vil koge om en milliard år, men M-stjerner vil brænde ved en stabil temperatur i titusinder af billioner af år.
"Kepler" fandt mange jordbaserede planeter nær disse M-stjerner, som var placeret på egnede steder til vand på deres overflade i en flydende tilstand, og hvis masse var ganske velegnet til terrestrisk definition. Og mens M-stjerner mere tilbøjelige til at udsende fakler, og planeter bør være tættere på dem, giver de også et mere stabilt miljø for deres planeter med mindre ultraviolet stråling og øget beskyttelse mod de brutale manifestationer af interplanetisk og interstellar rum. Tidevandskræfterne fra deres stjerner er også stærkere, og deres forkortede orbitalperioder giver dem en let måde at generere et stort magnetfelt, muligvis beskytte mod fakkel.
Disse systemer er forholdsvis almindelige, men jordbaserede tvillingssystemer er det ikke. Hvad har vi brug for en ægte "dobbelt"? Først og fremmest har vi brug for en stjerne som Solen. Dette betyder, at stjernen ikke kun skal være af samme temperatur og spektraltype, men også omtrent samme alder. Det tager tid for livet at udvikle sig og udvikle sig til noget interessant, hvilket betyder, at vi har brug for et stjernernes system, der er mange milliarder år gamle. Men vi kan ikke vente for længe, for når stjernerne bliver ældre, vokser regionen i kernen, der forbinder brint med helium, og udgangseffekten øges (og dermed lysstyrken og temperaturen). Til sidst vil planeter (som Jorden), der engang var beboelige, blive for varmt, kogende vand og forhindre liv i at udvikle sig.
Lad os sige, at vi har et vindue på 1-2 milliarder år, hvilket er ca. 10% af en stjerners levetid. Der er omkring 200-400 milliarder stjerner i vores galakse, og ca. 7,6% af dem er stjerner i G-klasse, ligesom vores sol. På trods af det faktum, at vores sol er mere nøjagtigt klassificeret som en G2V-stjerne, følger det stadig, at ca. 10% af alle stjerner i G-klassen vil være af samme type som vores sol. Øverst er der 400 milliarder stjerner, hvoraf 7,6% er G-klasse, hvoraf 10% er af samme underklasse som Solen, hvoraf 10% er den rigtige alder for interessant liv. Disse er 300 millioner stjerner. Men selv da vil ikke alle af dem have nok tunge elementer til at skabe den jordiske verden.
Over kan du se solspektret. Med andre ord repræsenterer de linjer, du ser, en lang række atomer og deres forhold. Der er mange af dem på solen, og de har meget specifikke forhold. Indikatoren, der ikke er brint eller helium, men syntetiserer materialer i solen, kalder astronomer metallicitet. Hvis vi ønsker en jordbunden planet, har vi brug for stjerner med sollignende metalliciteter. Det er ikke så slemt; op til 25% af stjernerne, der dannedes på samme tid som vores sol, var mellemstjerner i befolkning I, og mange af dem (måske ca. 15%) har den samme metallicitet som vores sol.
Det viser sig, at der i vores galakse er 11 millioner stjerner som vores, med det samme indeks af tunge elementer. Hvor mange af disse 11 millioner "tvillinger" i solenergi har jordvillinger i deres beboelige zoner?
Vi er nødt til at danne en solid planet i den rigtige størrelse, med nok elementer, den rigtige mængde vand og på det rigtige sted til at blive betragtet som Jordens tvilling. Alle disse problemer er forbundet. Man skulle tro, at hvis den centrale stjerne havde den rigtige elementale overflod, så skulle de resulterende planeter have samme densitet til radiusforhold som i vores solsystem. Men hvis din planet har 20% mere radius end Jorden, vil du helt sikkert få en konvolut med lette gasser - brint og helium - der vil beskytte din planet, selvom du befinder dig i den indre del af solsystemet.
En verden, der er 60% større end Jorden, vil være fem gange dens masse, hvilket er for meget til at være en solid planet med en tynd atmosfære. Hvis vi ruller gennem alle estimater igen, kommer vi fra fyrre til hundrede tusinde landlige planeter med jordbaserede baner omkring solstjernet stjerner. Med 400 milliarder stjerner er oddsene ekstremt slanke.
Og husk, at det egentlige formål med at finde sådanne planeter er at finde verdener, der kan understøtte jordlignende liv. Og hvis det er målet, så kig ikke efter Jordens "dobbelt"; det er bedre at kigge efter mindre planeter nær M-klasse stjerner. Bedre at se efter jordiske verdener i potentielt beboelige zoner i nærheden af stjerner. Der vil være mange flere muligheder.
ILYA KHEL
