Dersom vi forlater Jorda for godt, hvor skal vi se etter en ny planet å kolonisere? La oss lete gjennom universet og avsløre hvilke faktorer som må oppfylles for at liv skal kunne eksistere.
I mars 2015 brukte et team ved Niels Bohr-instituttet i København en 250?år gammel likning kalt Titius–Bodes lov for å forutsi antall beboelige planeter. Forskerne uttalte at milliarder av stjerner vil ha én til tre planeter i sin «gullhårsone», også kjent som «den beboelige sone» (se nedenfor). Loven er en enkel metode for å forutsi planetenes baner rundt en stjerne, men den er ikke veldig nøyaktig – selv når den brukes på solsystemet vårt.
Likevel tror mange forskere at det finnes et betydelig antall jordliknende planeter der ute og mange i Melkeveigalaksen. I skrivende stund er det 2653 kjente planetariske systemer, hvor 596 av dem har mer enn én planet. Det nåværende totale antallet kjente planeter er på 3537. Dette tallet øker hele tiden, etter hvert som nye funn blir gjort av ulike romprogrammer. Noen av planetene som hittil er observert, er på størrelse med Jorda, og noen befinner seg i liknende baner som Jorda, og noen befinner seg rundt sol-liknende stjerner. Men ikke en eneste planet oppfyller alle tre av disse kriteriene. Det er forbausende at det ikke finnes en tvilling til Jorda blant hundrevis av planeter. Betyr dette at jordliknende planeter er sjeldne? Med flere planlagte oppdrag av NASA og andre over de neste årene, vil vi snart finne et søsken til planeten vår?
JordliKnende planeter
Astronomprofessor Geoffrey Marcy var en av de første som fant planeter rundt andre stjerner. I 1995 begynte han å rapportere en rekke planetariske funn som fortsetter den dag i dag. I 2013 begynte han og to kolleger å lure på hvor nær nærmeste jordtvilling kunne befinne seg.
For å finne det ut trålte de gjennom data samlet av Kepler-teleskopet. Dette teleskopet ble skutt opp i 2009 og overvåket 145 000 stjerner kontinuerlig fram til 2013, da en feil i styringssystemet avsluttet oppdraget. Marcy og kolleger analyserte data fra 42 000 stjerner som hadde blitt observert med Kepler-teleskopet. Signaturen de lette etter, var en demping i stjernens lys. Når en planet passerer foran sin moderstjerne, dempes lyset fra stjernen litt, og dette kan måles av teleskopet.
Ved hjelp av denne teknikken oppdaget teamet 603 planeter. Ti av dem var mer eller mindre på størrelse med Jorda og mottok en lysmengde fra sin stjerne som kunne sammenliknes med lyset Jorda mottar fra Sola. Ingen av planetene var Jordas tvilling, men ved å analysere resultatene statistisk kom de fram til at én av fem solstjerner kan ha en jordliknende planet.
«Når du ser opp på tusenvis av stjerner på nattehimmelen, er den nærmeste solliknende stjernen med en planet på størrelse med Jorda i den beboelige sone trolig bare 12 lysår unna og kan ses med det blotte øye. Det er utrolig», sier ph.d.-stipendiat ved UC Berkeley, Erik Petigura, som ledet analysen av Kepler-dataene.
For å kvantifisere en planets jordliknende egenskaper har astronomer etablert en jordlikhetsindeks (Earth Similarity Index, ESI). Indeksen ser på planetens radius, tetthet, unnslipningshastighet og overflatetemperatur og sammenlikner disse med Jorda. Planeter får karakter på en skala fra 0 til 1, hvor en poengsum på 1 indikerer at en planet er nøyaktig som Jorda.
Ved å benytte denne skalaen er Kepler-438b den planeten som likner Jorda mest. Denne steinplaneten er 1,12 ganger Jordas radius og går i bane rundt en lyssvak, rød dvergstjerne i stjernebildet Lyren. Med overflatetemperaturer opptil 60?°C er planeten nær nok stjernen til å motta tilstrekkelig varme for at overflatevann skal kunne være flytende. Da alle faktorer ble vurdert, ble ESI-verdien beregnet til å være 0,88. I vårt eget solsystem har Mars til sammenlikning en ESI-verdi på bare 0,69.
Dessverre sender Kepler-438bs stjerne ut kraftige stormer i gjennomsnitt hver hundrede?dag, noe som kan sterilisere ethvert liv på planetens overflate.
Vannverden
For å bli regnet som virkelig må en planet først ses ved at den forårsaker en demping i lyset fra stjernen sin når den passer foran, og deretter bli bekreftet ved hjelp av et bakkebasert teleskop som ser etter «vingling» i stjernens bevegelse forårsaket av planetens tyngdekraft.
Så, ingen jord nr. 2 helt ennå. Men det betyr ikke at noen av planetene som hittil er oppdaget, ikke kan være beboelige. De ville bare være mer som Jordas fettere enn dens tvillinger.
«For meg er det to planeter som likner Jorda mye mer enn alle de andre», sier Marcy. «Den første er Kepler-186f. Denne planeten er nesten nøyaktig på størrelse med Jorda, men mottar bare rundt en tredjedel av varmen fra stjernen som Jorda mottar fra Sola. Den andre er Kepler-62f. Dette er 1,4 ganger større enn Jorda og mottar rundt 40 prosent av energien Jorda mottar.»
At planeten er varm nok til at flytende vann kan eksistere og biokjemiske interaksjoner kan finne sted, er viktigst for om en planet er beboelig. En planet som får mye mindre energi enn Jorda får fra Sola, kan virke som om den er for kald, men planetens atmosfære kan spille en stor rolle.
Vi hører mye om drivhuseffekten, som er atmosfærens evne til å holde på varme. På grunn av sin tilknytning til avfallsgasser fra industrien har vi en tendens til å tenke på drivhuseffekten på en negativ måte. Men vi er avhengig av drivhuseffektens oppvarming for at Jorda skal være beboelig.
«Jorda ville vært iskald uten drivhuseffekten», bekrefter Marcy. Så hans to toppkandidater ville måtte ha en drivhuseffekt for å kompensere for mangelen på energien de mottar direkte. Når det gjelder Kepler-62f, vil størrelsen dens generere sterkere tyngdekraft enn Jorda og dermed sikre en tykkere atmosfære, noe som øker planetens drivhuseffekt.
En ny runde med leteaksjoner etter beboelige planeter er under planlegging, med to nye romoppdrag som fortsetter bruken av Kepler-teknikkene. De utvikles på begge sider av Atlanterhavet, og begge er avhengige av transittmetoden. Mer sensitive teleskopdetektorer vil gjøre det mulig å se mindre planeter.
En nærmere titt
Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) bygger CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) for oppskytning i slutten av 2018. Den vil studere nærliggende stjernesystemer som allerede er kjent for å ha planeter, med mål om å måle radiusen til disse planetene og å lete etter andre verdener som ikke ennå er blitt observert.
Samtidig planlegger NASA sin Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Denne skal også skytes opp i 2018. TESS vil benytte fire vidvinkelteleskoper for å undersøke en halv million stjerner. Teamet anslår at TESS kan finne mellom 1000 og 10 000 planeter.
Den ledende forskeren bak TESS er professor Sara Seager fra Massachusetts Institute of Technology. Hun har ingen tvil om målet og evnene som TESS vil ha.
«Hvis det er en steinplanet som passerer foran en liten stjerne i dens beboelige sone, finner vi den», sier hun.
Seager skapte overskrifter i 2013 med en likning som kan brukes til å anslå hvor mange planeter med observerbare livstegn som kan oppdages de kommende årene. De forskjellige leddene i likningen inkluderte antall stjerner som skal observeres, brøkdelen av stjernene som vi forventer å ha planeter i den beboelige sonen, og brøkdelen som har tilstrekkelig liv til å produsere en observerbar signatur. Seager anslo at noen av leddene, som antall stjerner observert, kan tildeles reelle verdier. Men andre ledd, som brøkdelen som har observerbare livstegn, forblir spekulative. Likningen hennes kan ikke gi et endelig svar, men hun mener at det fortsatt var en nyttig øvelse. «Jeg ville at verden skulle vite at vi gjør et virkelige søk etter utenomjordisk liv», sier hun.
Det første skrittet mot det målet er å finne så mange beboelige planeter som mulig. Astronomer har allerede noen i boks. Med CHEOPS og TESS burde mengden økes betraktelig. Se opp, E.T. – vi kommer!
Dr. Stuart Clark er forfatter av The Search for Earth’s Twin og kosmologikonsulent for Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA).
