Hvad er opskriften på en levende planet? Astronomer er ikke sikre - vi har endnu ikke fundet nogen anden end Jorden.
Men vi har nogle uddannede gætte: Livet har sandsynligvis brug for vand, kulstof og nok lys og varme til at styrke en verden uden at brænde den til en sprød. Tyngdekraften skulle ikke være for høj, og en atmosfære ville heller ikke skade. Men en ny undersøgelse foreslår en anden vigtig ingrediens: større asteroide- og kometpåvirkninger, i lige de rigtige mængder.
Når en stor genstand rammer en planet, sker der to ting: Materialet fra objektet tilføjes planetens masse, og noget af atmosfæren omkring påvirkningszonen bliver sparket ud i rummet, sagde Mark Wyatt, en universitet i Cambridge astronom og bly forfatter af det nye papir. I virkelig gigantiske påvirkninger, ligesom den, der dannede Jordens måne, bliver der også en atmosfære, der opstartes fra planens yderside, hvilket betyder, at lidt mere går tabt. Men det betyder ikke, at en wannabe-hjemverden skal springe virkningerne helt ud. Hvis en planet skal udvikle de forhold, der anses for nødvendige for livet, er det bedst at høre til en mellemkategori af planeter, der optager masser af store påvirkninger - men ikke så mange, at de mister deres atmosfærer.
Det skyldes, at planeter næsten helt sikkert har brug for "flygtige stoffer" i deres atmosfærer for at spire liv, fortalte Wyatt til Live Science. Flygtige stoffer er kemikalier som vand og kuldioxid, der kan koge ved lave temperaturer. Alt liv, som vi kender, er afhængig af vand og kulstof for at opretholde sig selv på et grundlæggende kemisk niveau, og forskere mener, at egenskaberne ved disse kemikalier gør dem nødvendige for, at livet kan opstå overalt i universet.
Men ikke alle planeter starter med den nødvendige koncentration af flygtige stoffer. Tidligt i en stjerners levetid er det meget lysere. Og den ekstra glans er varm nok til at bage alt det løse støv i regionen, der senere bliver stjernens beboelige zone - det ikke-for-varme, ikke-for-kolde område - senere. Disse varme tidlige temperaturer striber sandsynligvis vand og andre flygtige stoffer fra støvet, der til sidst vil blive beboelige planeter. Så efter at planeter er dannet og stjernen er kølet af, er disse klippekræfter nødt til at erhverve deres flygtige steder et andet sted i solsystemet. Med andre ord er de nødt til at smadre ind i en masse store omstrejfende genstande.
Forskerne fandt, at de bedste kandidater til levering af flygtige stoffer, mens de ikke striber klodens atmosfære og steriliserer den, er mellemstore genstande. Virkningerne fra 60 fod bred (20 meter) til 3.300 fod (1 kilometer) asteroider og kometer er meget effektive til at levere flygtige stoffer og vil have en tendens til at tilføje mere til atmosfæren, end de trækker fra, fandt forfatterne. Større asteroider mellem 2 og 20 km (2 til 20 km) på tværs vil have en tendens til at stribe mere atmosfære, end de tilføjer.
Gigantiske påvirkninger som den, der dannede Jordens måne, forfatterne fandt, rod ikke med den historie så meget, som du kunne forvente. Sådanne begivenheder er temmelig sjældne, og selvom de kan ændre sammensætningen af en atmosfære, fjerner de den ikke helt.
En af de vigtige erfaringer fra dette papir er, at små "M-klasse" -stjerner - den mest almindelige kategori af stjerner, for svage til at se med det blotte øje, mange af dem røde dværge - sandsynligvis er dårlige kandidater til livet, skrev forfatterne. Det er betydningsfuldt, fordi mange potentielt beboelige exoplaneter har dukket op omkring disse slags stjerner.
"For M-stjerner betyder deres lave lysstyrke, at den beboelige zone er meget tættere på stjernen end for en stjerne som solen," sagde Wyatt.
For at få nok lys, kan en jordlignende planet, der cirkler en M-klasse stjerne, muligvis være så tæt på den stjerne, som Merkur er til vores sol.
Og det bliver værre. Lige op ved en lille, lavmastet stjerne flyver asteroider og kometer med meget højere hastigheder og styrter mere dramatisk ned i planeter.
"Effekter med højere hastighed er meget mere effektive til at fjerne en atmosfære," sagde Wyatt.
Det er dårlige nyheder for livet på M-verdener. Og det er ikke den eneste faktor, der gør M-verdenslivet usandsynligt.
"Der er en række grunde til, at beboelige planeter, der kredser om M-dværge, måske ikke har en atmosfære, herunder at fjerne stribe vind og planeterne er meget tættere på deres værtstjerne," sagde Sarah Rugheimer, ekspert i eksoplanet-atmosfærer ved University of Oxford, der ikke var involveret i denne forskning.
Så er der noget håb for livet på M-verdener?
"Jeg tror, at vi i sidste ende vil besvare dette spørgsmål observationsmæssigt med kort efter, at det er lanceret: Har beboelige planeter, der kredser om M dværge, atmosfærer?" Sagde Rugheimer. "Vi ved, at lidt varmere og større planeter, der kredser om M-dværge, har tykke atmosfærer. Men dette spørgsmål er stadig tilbage til beboelige planeter: Kan de have en tynd nok atmosfære, noget som Jorden snarere end Venus?"
Forfatterne understregede i papiret, at mange af deres konklusioner er baseret på usikkerheder: Hvor dannes livet? Hvor meget ligner andre stjernesystemer derude vores solsystem?
Edwin Bergin, en ekspert i planetdannelse og vand ved University of Michigan, som ikke var involveret i denne forskning, var enig med forfatterne om, at der er, hvad han kaldte "betydelige komplikationer" i beregningerne bag dette papir.
”Men de generelle tendenser, de præsenterer, er ganske interessante og kan være vigtige,” sagde han.
Han pegede på sit eget arbejde, der har antydet, at Jorden startede med en tykkere, kvælstofrig atmosfære, men mistede meget af det til påvirkninger. Forfatterne af denne nye artikel antydede i deres model, at påvirkninger fra kometer og asteroider muligvis har formet atmosfærerne på Jorden, Mars og Venus.
Undervejs, sagde forskerne, er der mere at lære om, hvordan dette arbejde kan forklare vores eget solsystem, især hvilken rolle gigantiske påvirkninger her har. Dette papir er endnu ikke offentliggjort i en peer-gennemgået tidsskrift og er tilgængelig på fortryksserveren arXiv.
