Siden Kepler rumteleskop blev lanceret i rummet, antallet af kendte planeter ud over vores solsystem (eksoplaneter) er vokset eksponentielt. På nuværende tidspunkt er 3.917 planeter blevet bekræftet i 2.918 stjernesystemer, mens 3.368 venter på bekræftelse. Af disse er omkring 50 kredsløb inden for deres stjernes omgivende beboelige zone (også kaldet "Goldilocks Zone"), afstanden, hvormed flydende vand kan eksistere på en planets overflade.
Nylig forskning har dog rejst muligheden for, at vi betragter som en beboelig zone, er for optimistisk. Ifølge en ny undersøgelse, der for nylig blev vist online, med titlen "En begrænset beboelig zone for komplekst liv", kunne beboelige zoner være meget smalere end oprindeligt troet. Disse fund kan have en drastisk indflydelse på antallet af planeter, som forskere anser for at være ”potentielt beboelige”.
Undersøgelsen blev ledet af Edward W. Schwieterman, en NASA-postdoktoralt programmedlem ved University of California, Riverside, og omfattede forskere fra Alternative Earths Team (en del af NASA Astrobiology Institute), Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), og NASA Goddard Institute for Space Studies.
I henhold til tidligere skøn baseret på Kepler data konkluderede forskere, at der sandsynligvis er 40 milliarder jordlignende planeter i Melkevejsgalaksen alene, hvoraf 11 milliarder sandsynligvis går i bane som stjerner vores sol (dvs. gule dværge af G-type). Anden forskning har indikeret, at dette antal kan være så højt som 60 milliarder eller endda 100 milliarder, afhængigt af de parametre, vi bruger til at definere beboelige zoner.
Disse resultater er bestemt opmuntrende, da de antyder, at Mælkevejen kan virke liv. Desværre har nyere forskning på planter uden for solen tvivlet på disse tidligere skøn. Dette er især tilfældet, når det er tidligt låste planeter, der kredser om M-typen (rød dværg) stjerner.
Derudover har forskning i, hvordan livet udviklet sig på Jorden, vist, at vand alene ikke garanterer liv - og for den sags skyld heller ikke tilstedeværelsen af iltgas. Derudover overvejede Schwieterman og hans kolleger to andre vigtige biosignaturer, der er vigtige for livet, som vi kender det - kuldioxid og kulilte.
For meget af disse forbindelser ville være giftige for kompleks liv, hvorimod for lidt ville betyde, at tidlige prokaryoter ikke ville dukke op. Hvis liv på Jorden er en indikation, er grundlæggende livsformer afgørende, hvis mere komplekse, iltforbrugende livsformer skal udvikle sig. Af denne grund forsøgte Schwieterman og hans kolleger at revidere definitionen af en beboelig zone for at tage dette i betragtning.
For at være retfærdig er det aldrig let at beregne omfanget af en beboelig zone. Ud over deres afstand fra deres stjerne afhænger en planets overfladetemperatur af forskellige feedbackmekanismer i atmosfæren - såsom drivhuseffekten. Oven i det antager den konventionelle definition af en beboelig zone eksistensen af ”jordlignende” forhold.
Dette indebærer en atmosfære, der er rig på nitrogen, ilt, kuldioxid og vand og stabiliseret af den samme carbonat-silikat-geokemiske cyklusproces, der findes på Jorden. I denne proces får sedimentation og forvitring til at silicatklipper bliver kulstofagtige, mens geologisk aktivitet får kulstofarter til at blive silikatbaseret igen.
Dette fører til en feedbacksløjfe, der sikrer, at kuldioxidniveauer i atmosfæren forbliver relativt stabile, hvilket muliggør en stigning i overfladetemperaturer (også kaldet drivhuseffekten). Jo nærmere planeten den indre kant af den beboelige zone er, desto mindre kuldioxid er nødvendigt for at dette kan ske. Som Schwieterman forklarede i en nylig artikel af MIT Technology Review:
"Men for de midterste og ydre regioner i den beboelige zone skal koncentrationen af kuldioxid i atmosfæren være meget højere for at opretholde temperaturer, der er befordrende for flydende vandoverflade."
For at illustrere anvendte teamet Kepler-62f som eksempel, en superjord, der kredser om en K-type stjerne (lidt mindre og svagere end vores sol) beliggende omkring 990 lysår fra Jorden. Denne planet kredser om sin stjerne i omtrent samme afstand som Venus gør solen, men stjernens lavere masse betyder, at den er på den ydre kant af den beboelige zone.
Da den blev opdaget i 2013, blev denne planet antaget at være en god kandidat til udenjordisk liv under forudsætning af tilstedeværelsen af en tilstrækkelig drivhuseffekt. Schwieterman og hans kolleger beregnet imidlertid, at det ville tage 1.000 gange mere kuldioxid (300 til 500 kilopascals) end hvad der eksisterede på Jorden, da komplekse livsformer først udviklede sig (ca. 1,85 milliarder år siden).
Denne mængde kuldioxid ville imidlertid være giftig for de fleste komplekse livsformer her på Jorden. Som et resultat ville Kepler-62f ikke være en passende kandidat til livet, selvom det var varmt nok til at have flydende vand. Da de først havde taget højde for disse fysiologiske begrænsninger, konkluderede Schwieterman og hans team, at den beboelige zone for komplekst liv skal være betydeligt smallere - en fjerdedel af det, der tidligere blev estimeret.
Schwieterman og hans kolleger beregnet også, at nogle eksoplaneter sandsynligvis har højere niveauer af kulilte, fordi de kredser om kølige stjerner. Dette lægger en betydelig begrænsning af de beboelige zoner af røde dværgstjerner, der tilfældigvis tegner sig for 75% af stjernerne i universet - og som menes at være det mest sandsynlige sted at finde planeter, der er landlige (dvs. klippefyldte) i naturen.
Disse fund kan have drastiske konsekvenser for, hvad forskere betragter som ”potentielt beboelige”, for ikke at nævne grænserne for en stjernes beboelige zone. Som Schwieterman forklarede:
”En implikation er, at vi måske ikke forventer at finde tegn på intelligent liv eller teknosignaturer på planeter, der kredser omkring M-dværge eller på potentielt beboelige planeter nær den ydre kant af deres beboelige zoner.”
For at komplicere spørgsmålene yderligere er denne undersøgelse en af flere, der lægger yderligere begrænsninger for, hvad der kan betragtes som beboelige planeter for sent. Alene i 2019 er der foretaget forskning, der viser, hvordan røde dværgstjernersystemer muligvis ikke har de nødvendige råmaterialer, som livet kan dannes, og at røde dværgstjerner muligvis ikke giver nok fotoner til, at fotosyntesen kan forekomme.
Alt dette tilføjer den særskilte mulighed for, at livet i vores galakse kan være sjældnere end tidligere antaget. Men selvfølgelig, at vide med nogen sikkerhed, hvad grænserne for levedygtighed er, kræver flere undersøgelser. Heldigvis behøver vi ikke vente for længe med at finde ud af det, da flere næste generations teleskoper vil komme i drift i det kommende årti.
Disse inkluderer James Webb-rumteleskop (JWST), the Ekstremt stort teleskop (ELT) og Giant Magellan Telescope (GMT). Disse og andre avancerede instrumenter forventes at give mulighed for meget mere detaljerede undersøgelser og karakteriseringer af exoplaneter. Og når de gør det, har vi en bedre idé om, hvor sandsynligt livet er derude.
