Nio lyckträffar har skapat en oas i universum

Högt ovanför planetens nattsida flyger en sond ljudlöst med sina sensorer riktade mot det mörka landskapet tusen kilometer ner.

Sonden samlar in information om atmosfärens sammansättning, spanar efter eventuella ljuskällor på ytan och lyssnar efter radiobrus i etern, allt för att besvara frågan: Finns det liv där nere?

Svaret är ett rungande ja, för planeten över vilken sonden flyger den 8 december 1990 är ingen annan än vår egen jord. Sonden som letar efter jordiskt liv heter Galileo, och den här delen av expeditionen är faktiskt inte så galen som den kan låta.

Med hjälp av Galileos observationer kan nämligen astronomen Carl Sagan och hans kollegor dra slutsatsen att en beboelig planet ger ifrån sig spår som det är tekniskt möjligt att registrera från långt håll.

Fem år senare, 1995, hittar astronomerna den första exoplaneten som kretsar runt en stjärna som liknar solen. Plötsligt blir Galileos expedition högst relevant.

Planeten, 51 Pegasi b, är visserligen en glödhet Jupiter-liknande jätte i kort omloppsbana runt sin stjärna – nästan garanterat livlös och obeboelig – men upptäckten blir startskottet för en ny rymdkapplöpning, jakten på beboeliga planeter i andra solsystem och därmed svaret på en av vetenskapens största frågor: Har livet hittat andra oaser i universum eller är jorden en osannolik lyckträff?

Forskarna letar efter ännu en jord

År 2019 uppgår antalet bekräftade planeter utanför vårt solsystem till 4 071. De är fördelade på 3 043 stjärnsystem, av vilka 659 har fler än en planet. Men de allra flesta exoplaneter kan redan vid första ögonkastet avfärdas som kandidater till att vara jordliknande.

Några av de planeter som forskarna snabbt avfärdar är gasjättarna (men även de flesta stenplaneter) som antingen kretsar för nära eller för långt bort från sin stjärna, avviker för mycket i storlek från jorden eller har fel typ av stjärna.

Listan över toppkandidaterna uppdateras efter hand som nya exoplaneter upptäcks och astronomerna lär sig mer om dem som de redan känner till.

År 2019 är exoplaneten K04878.01 den som kommer närmast att matcha jorden. Den har 0,98 i ESI-värde (Earth Similarity Index), där jorden har värdet 1. K04878.01, som är nästan lika stor som jorden, befinner sig i en bana som ger den endast tre procent större instrålning från sin stjärna. Dess stjärna påminner dessutom till stor del om vår sol.

Andra studier, där astronomer tagit med faktorer som inte ingår i ESI-värdet, tyder dock på att K04878.01:s atmosfär har tio gånger högre lufttryck än vad jorden har, vilket gör det osannolikt att liv kan uppstå där.

En annan toppkandidat, TRAPPIST-1e, har knappt någon atmosfär alls. Trots att de båda planeterna på många sätt liknar jorden måste de ha utvecklats på ett annat sätt än vår planet.

Om liv ska få tid att uppstå och utvecklas är det också viktigt att både planetens bana och stjärnans utstrålning är konstanta under miljardtals år.

Källan till om en planet är beboelig står dock inte enbart att finna i yttre förhållanden, utan även i planetens inre. Aktiviteter i marken har varit avgörande för livet på jorden, och samma sak gäller troligen för andra planeter.

Rörelser i mark stabiliserar förhållandena på planetens yta genom att påverka atmosfärens innehåll av växthusgaser.

Kolcykeln tillför exempelvis koldioxid till atmosfären vid vulkanutbrott, medan gamla jordskorpor återigen transporterar ner kolet i planetens inre.

År 2015 simulerade en japansk forskargrupp ledd av geologen Takehiro Miyagoshi insidan av stenplaneter som är större än jorden. Den visade att skorpan blir för tjock och trycket i planetens inre för högt för att plattektoniken ska fungera.

Andra analyser har visat att det är svårt att få i gång platttektonik till och med på stenplaneter med rätt storlek, temperatur och sammansättning. Forskarna känner faktiskt inte till hur dessa processer startade på jorden.

I dag kan astronomerna bara observera exoplaneternas diameter och avstånd till stjärnan, men nya teleskop kommer att ge en betydligt mer detaljerad bild av dem.

Det gäller inte minst Extremely Large Telescope (ELT), som blir störst i världen när det år 2025 för första gången riktas mot universum.

Teleskop ska hitta spår av syre

ELT, som blir en del av Europeiska sydobservatoriet i Atacamaöknen i Chile, kommer att ha en diameter på 39 meter – att jämföra med diametern på de största jordbaserade teleskopen i dag som är cirka tio meter.

ELT kommer att ge 16 gånger skarpare bilder än Hubbleteleskopet.

En av teleskopets centrala uppgifter blir att räkna ut hur många jordliknande system i olika grad av utveckling det finns i solsystemets galaktiska närområde.

Det gör man bland annat genom att analysera protoplanetära skivor kring nyfödda stjärnor, där astronomerna är särskilt intresserade av fördelningen av grundämnen, molekyler och massa.

Denna information kan fylla i luckor i historien om jordens födelse och visa om vårt solsystems barndom var normal eller ovanlig. ELT kan även bidra med data om exoplaneters massa.

Eftersom astronomerna redan känner till planeternas diameter från rymdteleskopen kan de räkna ut deras densitet och sedan göra en kvalificerad gissning om deras kemiska sammansättning.

Med dessa kunskaper kan forskarna kanske avslöja om det finns en chans att planeten har ett skyddande magnetfält och aktiv geologi med plattektonik som den på jorden.

Därutöver hoppas astronomerna att ELT ska visa sig vara så kraftfullt att teleskopet kan analysera atmosfärerna på många av de kända jordliknande planeterna, inte minst toppkandidaterna K04878.01 och TRAPPIST-1e.

Allra helst vill forskarna hitta fritt syre. Denna gas reagerar mycket lätt med andra föreningar, så den blir bara kvar i atmosfären på en stenplanet om det fortlöpande produceras syre.

Det sker troligen bara vid komplexa biokemiska processer som jordens fotosyntes, som är grunden till allt djurliv.

ELT och andra nya instrument kommer inom loppet av de närmaste tio åren att föra oss närmare svaret på frågan: Har livet utvecklats någon annanstans eller är jorden helt enkelt universums mest lyckosamma planet?