Når det gælder søgen efter udenjordisk liv, har forskere en tendens til at være lidt geocentriske - dvs. de leder efter planeter, der ligner vores egne. Dette er forståeligt, da Jorden er den eneste planet, vi kender, der understøtter livet. Som et resultat har de, der søger udenjordisk liv, været på udkig efter planeter, der er jordbundne (klippefyldte) i naturen, kredsløb i deres stjerners beboelige zoner og har nok vand på deres overflader.
I løbet af opdagelsen af flere tusinde exoplaneter har forskere fundet, at mange faktisk kan være ”vandverdener” (planeter, hvor op til 50% af deres masse er vand). Dette rejser naturligvis nogle spørgsmål, som hvor meget vand er for meget, og kan for meget jord også være et problem? For at tackle disse udførte et par forskere fra Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) en undersøgelse for at bestemme, hvordan forholdet mellem vand og landmasse kan bidrage til livet.
Undersøgelsen - "Afhængighed af biologisk aktivitet på overfladevandfraktion af planeter", som gennemgås for offentliggørelse med The Astronomical Journal- blev forfatter af Manasvi Lingam, en postdoktor ved CfA's Institute for Theory and Computation (ITC), og Abraham Loeb - direktøren for ITC og Frank B. Baird Jr. Formand for videnskab ved Harvard University.
Til at begynde med behandler Lingam og Loeb spørgsmålet om det antropiske princip, som har spillet en stor rolle inden for astronomi og exoplanetforskning. Kort sagt siger dette princip, at hvis forholdene på Jorden er egnede til at imødekomme livet, så skal det eksistere med henblik på at skabe liv. Dette princip udvides til at omfatte hele universet og argumenterer for, at fysiklovene findes, som de gør for at skabe liv.
En anden måde at se på det er at overveje, hvordan vores vurderinger af Jorden falder ind i det, der er kendt som "observationsudvælgelseseffekter" - hvor resultaterne direkte påvirkes af den involverede metode. I dette tilfælde opstår virkningerne af det faktum, at vores søgning efter liv ud over Jorden og vores solsystem kræver eksistensen af en passende placeret observatør.
Faktisk antager vi, at betingelserne for liv vil være rigelige i universet, fordi vi er bekendt med dem. Disse forhold forekommer tilstedeværelsen af både flydende vand og landmasser, som var afgørende for livets opståen, som vi kender det. Som Lingam forklarede til Space Magazine via e-mail, er dette en af måderne, hvorpå det antropiske princip kommer op, når man søger efter potentielt beboelige planeter:
"Det faktum, at jordens jord- og vandfraktioner er sammenlignelige, tyder på antropiske selektionseffekter, det vil sige, at fremkomsten af mennesker (eller analoge bevidste observatører) kan være blevet lettet af en passende blanding af land og vand."
Når man adresserer de mange superjordar, der er blevet opdaget i andre stjernesystemer, har statistiske analyser af deres gennemsnitlige tæthed vist, at størstedelen har høje fraktioner af flygtige stoffer. Et godt eksempel på dette er TRAPPIST-1-systemet, hvor teoretisk modellering af dets syv jordstørrede planeter har indikeret, at de kunne være op til 40-50 vægtprocent vand.
Disse "vandverdener" ville derfor have meget dybe oceaner og ingen landmasser at tale om, hvilket kan have drastiske konsekvenser for livets opståen. På samme tid betragtes planeter, der har lidt eller intet vand på deres overflader, ikke som gode kandidater til livet, i betragtning af, hvordan vand er vigtigt for livet, som vi kender det.
”For meget landmasse er et problem, da det begrænser mængden af overfladevand og derved gør de fleste af kontinenterne meget tørre,” sagde Lingam. ”Tørre økosystemer er typisk kendetegnet ved lave niveauer af biomasseproduktion på Jorden. I stedet for, hvis man overvejer det modsatte scenarie (dvs. for det meste oceaner), støder man på et potentielt problem med tilgængeligheden af fosfor, som er et af de væsentlige elementer i livet som vi kender det. Derfor kan dette resultere i en flaskehals på mængden af biomasse. ”
For at tackle disse muligheder gik Lingam og Leob i gang med at analysere, hvordan planeter med for meget vand eller landmasse kunne påvirke udviklingen af exoplanet-biosfærer. Som Lingam forklarede:
”[W] e udviklede en simpel model til at estimere, hvilken brøkdel af jorden der vil være tør (dvs. ørkener) og relativt ubeboelig. For scenariet med vanddominerede biosfærer bliver tilgængeligheden af fosfor den begrænsende faktor. Her brugte vi en model udviklet i et af vores tidligere artikler, der tager højde for kilder og dræn for fosfor. Vi kombinerede disse to tilfælde, brugte data fra Jorden som benchmark og bestemte således, hvordan egenskaberne for en generisk biosfære ville afhænge af mængden af jord og vand. ”
Hvad de fandt var, at en omhyggelig balance mellem landmasser og oceaner (meget som hvad vi har her på Jorden) er afgørende for fremkomsten af komplekse biosfærer. Kombineret med numeriske simuleringer fra andre forskere indikerer Lingam og Loebs undersøgelse, at planeter som Jorden - med dens forhold mellem hav og landmasse (ca. 30:70) - sandsynligvis er ret sjældne. Som Lingam opsummerede:
”Den grundlæggende konklusion er således, at balancen mellem land- og vandfraktioner ikke kan vippes for meget på en eller anden måde. Vores arbejde viser også, at vigtige evolutionære begivenheder, såsom stigningen i iltniveauer og fremkomsten af teknologiske arter, kan blive påvirket af land-vandfraktionen, og at den optimale værdi kan være tæt på Jorden. ”
I nogen tid har astronomer søgt efter eksoplaneter, hvor jordlignende forhold er fremherskende. Dette er kendt som "lavt-hængende frugt" tilgang, hvor vi forsøger at finde liv ved at lede efter biosignaturer, som vi forbinder med livet, som vi kender det. Men ifølge denne seneste undersøgelse kan det at finde sådanne steder være som at lede efter diamanter i det uslebne.
Undersøgelsens konklusioner kan også have betydelige konsekvenser, når det gælder søgningen efter udenlandsk intelligens, hvilket indikerer, at det også er ganske usædvanligt. Heldigvis indrømmer Lingam og Loeb, at man ikke kender nok til eksoplaneter og deres forhold mellem vand og landmasse til at sige noget endeligt.
”Det er imidlertid ikke muligt at forudsige, hvordan dette påvirker SETI på en endelig måde,” sagde Lingam. ”Dette skyldes, at vi endnu ikke har ordentlige observationsbegrænsninger for land-vand-fraktioner af exoplaneter, og der er stadig mange ukendte i vores nuværende viden om, hvordan teknologiske arter (der kan deltage i SETI) udviklede sig.”
I sidste ende skal vi være tålmodige og vente på, at astronomer lærer mere om ekstrasolplaneter og deres respektive miljøer. Dette vil være muligt i de kommende år takket være næste generations teleskoper. Disse inkluderer jordbaserede teleskoper som ESO'erne Ekstremt stort teleskop (ELT) og rumbaserede teleskoper som James Webb-rumteleskop (JWST) - som planlægges påbegyndt i henholdsvis 2024 og 2021.
Med forbedringer i teknologi og tusinder af exoplaneter, der nu er tilgængelige til undersøgelse, er astronomer begyndt at skifte fra opdagelsesprocessen til karakterisering. I de kommende år vil det, vi lærer om eksoplanet-atmosfærer, gå langt i retning af at bevise eller modbevise vores teoretiske modeller, håb og forventninger. Givet tid kan vi endelig være i stand til at bestemme, hvor rig liv er i vores univers, og hvilke former det kan have.
