Zephyrnet-logotyp

Söker icke-jordliknande miljöer efter utomjordiskt liv

Datum:

Som vi vet kräver livets uppkomst tre byggstenar: en energikälla, tillgång till näring och närvaron av flytande vatten.

Bortsett från dessa krav är det fortfarande okänt i vilken utsträckning förhållanden på andra planeter måste likna jorden för att vara beboeliga. Men vad händer om vi söker efter planeter som skiljer sig från jorden men som potentiellt kan hysa exotiskt liv istället för att söka efter jordliknande?

Det finns en möjlighet att en nyckelingrediens för liv, flytande vatten, kan finnas på planeter som inte liknar jordens miljö.

Nu rapporterar forskare från universitetet i Bern, universitetet i Zürich och National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS i en ny studie att flytande vatten också skulle kunna existera i miljarder år på planeter som skiljer sig mycket från jorden. Den här idén ifrågasätter den rådande synen på att söka efter jordliknande planeter för beboelighet.

Spåra tillbaka till jordens ursprungliga miljö

En av anledningarna till att vatten kan vara flytande på jorden är dess atmosfär”, studiens medförfattare Ravit Helled, professor i teoretisk astrofysik vid Zürich Universitet och en medlem av NCCR PlanetS förklarar. "Med sin naturliga växthuseffekt fångar den precis rätt mängd värme för att skapa rätt förutsättningar för hav, floder och regn", säger forskaren.

För närvarande är majoriteten av jordens biomassa koncentrerad på dess yta. Mest på grund av komplexa fotosyntetiska organismer som landväxter. Under större delen av sin geologiska historia fanns denna biomassa mestadels på underytan, såsom havet.

Livet har anpassat sig till många andra relativt extrema miljöer, såsom havets djup vid kbar-tryck, även om det är okänt hur många av dessa organismer som lever oberoende av liv på ytan.

I sökandet efter liv på utomjordiska planeter måste det övervägas att liv kan manifestera sig och frodas under förhållanden som skulle anses vara extrema på jorden från de organismer som redan har hittats på Jord.

När planeten först bildades av kosmisk gas och stoft samlade den en atmosfär som mestadels bestod av väte och helium. Denna atmosfär kallas uratmosfären.

Uratmosfären, dominerad av väte och helium, skulle ha otillräckliga växthusgaser som är viktiga på jorden, som CO2 eller metan. Men om atmosfären är tillräckligt massiv, H2 kommer att fungera som en växthusgas. Vid tillräckligt tryck kan H2 molekyler genomgår tillräckligt många kollisioner för att skapa ett dipolmoment, vilket får dem att absorbera den infraröda strålningen som kommer från planeten; detta är känt som kollisionsinducerad absorption. Det kan höja yttemperaturen tillräckligt för att tillåta ett hav med flytande vatten.

Under en tid förlorade jorden sin ursprungliga atmosfär.

Massive planeter kan samla mycket större uratmosfärer, som de i vissa fall kan behålla på obestämd tid. "Sådana massiva uratmosfärer kan också inducera en växthuseffekt - ungefär som jordens atmosfär idag. Vi ville därför ta reda på om dessa atmosfärer kan bidra till att skapa de nödvändiga förutsättningarna för flytande vatten”, säger Helled.

Forskargruppen modellerade noggrant många planeter och simulerade deras utveckling under miljarder år.

De redogjorde för egenskaperna hos planeternas atmosfärer och intensiteten av strålningen hos deras respektive stjärnor, samt planeternas inre värme som strålar utåt. Denna geotermiska värme spelar bara en mindre roll för förhållandena på jordens yta, men den kan bidra mer påtagligt på planeter med massiva uratmosfärer.

"Vad vi fann är att i många fall gick uratmosfärer förlorade på grund av intensiv strålning från stjärnor, särskilt på planeter som är nära deras stjärna. Men i de fall där atmosfärerna finns kvar kan de rätta förhållandena för flytande vatten uppstå”, rapporterar Marit Mol Lous, Ph.D. student och huvudförfattare till studien. Enligt forskaren vid universitetet i Bern och universitetet i Zürich, "i fall där tillräcklig geotermisk värme når ytan, är strålning från en stjärna som solen inte ens nödvändig så att förhållanden råder på ytan som tillåter förekomsten av vätska vatten."

"Kanske viktigast av allt, våra resultat visar att dessa tillstånd kan kvarstå under mycket långa tidsperioder - upp till tiotals miljarder år", påpekar forskaren, som också är medlem i NCCR PlanetS.

Öppnar ny syn på sökandet efter utomjordiskt liv: På planeter som inte är jordliknande

"För många kan det här komma som en överraskning. Astronomer förväntar sig vanligtvis att flytande vatten förekommer i områden runt stjärnor som får precis rätt mängd strålning: inte för mycket, så att vattnet inte avdunstar, och inte för lite, så att allt inte fryser”, medförfattare till studien. Christoph Mordasini, professor i teoretisk astrofysik vid Universitetet i Bern och medlem av NCCR PlanetS förklarar.

"Eftersom tillgången på flytande vatten är en sannolik förutsättning för liv, och liv förmodligen tog många miljoner år att växa fram på jorden, kan detta avsevärt utöka horisonten för sökandet efter främmande livsformer. Baserat på våra resultat kan den till och med dyka upp på så kallade frisvävande planeter som inte kretsar runt en stjärna”, säger Mordasini.

Begränsning av studien

Forskare hävdar att även om deras resultat ser lovande ut, så vet de inte hur vanligt det är att ha rätt atmosfär tillsammans med närvaron av flytande vatten på någon planet.

Frågan om hur liv skulle uppstå på planeter med rätt förutsättningar skulle kunna lösas med hjälp av astrobiologer.

"Ändå, med vårt arbete visade vi att vår jordcentrerade idé om en livsvänlig planet kan vara för smal", avslutar Mordasini.

Planeter med en ursprunglig väte-heliumatmosfär uppvisar ett brett spektrum av förhållanden som möjliggör flytande vatten. © (CC BY-NC-SA 4.0) - Thibaut Roger - Universität Bern - Universität Zürich.
Planeter med en ursprunglig väte-heliumatmosfär uppvisar ett brett spektrum av förhållanden som möjliggör flytande vatten. © (CC BY-NC-SA 4.0) – Thibaut Roger – Universität Bern – Universität Zürich.

Tidskriftsreferens

  1. Marit Mol Lous, Ravit Helled & Christoph Mordasini. Potentiella långsiktiga beboeliga förhållanden på planeter med ursprunglig H–He-atmosfär. Natur Astronomi (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8
plats_img

Senaste intelligens

plats_img