I de seneste år er der opdaget tusindvis af planeter uden for Solsystemet. Cirka 50 af dem ser ud til at være klippeplaneter, der i princippet kan huse liv – i hvert fald kredser de rundt om deres stjerner i den såkaldt ‘beboelige zone’. Det vil sige, at de hverken er for kolde eller for varme – vand kan være flydende på planeternes overflade, og vand i flydende form er en forudsætning for liv, som vi kender det.
Ud fra antallet af fundne planeter kan astronomerne regne ud, at der alene i vores egen galakse må være milliarder af dem. Millioner af disse planeter må minde om Jorden, når det gælder størrelse og temperatur. Til gengæld aner vi ikke, om der er liv på disse exoplaneter. Og det er svært at finde ud af, for de er frygtelig langt væk. Den nærmeste exoplanet kredser om stjernen Proxima Centauri, som er 4,2 lysår herfra – hvilket svarer til 40.000 milliarder kilometer.
Vi vil nok komme til at se spæde tegn på biosignaturer inden for de næste ti år.Lars Buchhave, exoplanetforsker og lektor, Niels Bohr Institutet
Vi er ikke i nærheden af at kunne sende en rumsonde helt derud, så i al overskuelig fremtid må vi nøjes med at betragte stjernerne og deres planeter på afstand. Men måske er det også nok til at afsløre eksistensen af liv andre steder i universet. I hvert fald håber astronomerne på, at de med nye teleskoper bliver i stand til at trække så meget information ud af det svage lys fra planeterne, at de kan afgøre, om der er spor efter liv i atmosfæren om dem.
Ved at kigge nærmere på de enkelte bølgelængder af lys, der er passeret igennem eller blevet reflekteret af exoplaneters atmosfærer, kan astrofysikerne finde sporene efter forskellige atomer og molekyler. De efterlader sig unikke, spektroskopiske fingeraftryk i lyset.
Blandt de molekyler, som forskerne håber at finde, er såkaldte biosignaturer eller biomarkører. Det gælder om at finde atmosfærer med gasarter, som med stor sandsynlighed er resultatet af liv, idet de dårligt kan produceres af andre mekanismer.
I første omgang er problemet, at de eksisterende teleskoper ikke er kraftige nok til at indfange lys fra jordlignende exoplaneter. Med Hubble-teleskopet har astronomerne fundet spor af methan og vanddamp fra kæmpeplaneter, der kredser tæt om deres stjerner, men meget mere bliver det ikke til, før nye teleskoper kommer på banen.
De er da også på vej. I løbet af foråret eller først på sommeren i 2019 bliver rumteleskopet James Webb sendt op, og konstruktionen af Extremely Large Telescope (ELT), der skal stå klar i Chile i 2024, er så småt gået i gang. Disse teleskoper bliver fantastiske værktøjer for astronomerne, fortæller exoplanetforsker Lars Buchhave, der er lektor ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet:
»Allerede med James Webb Space Telescope kan vi i princippet detektere biosignaturer, og med ELT bliver mulighederne udbygget. Vi vil nok komme til at se spæde tegn på biosignaturer inden for de næste ti år.«
Men disse to teleskoper vil sandsynligvis ikke give det endelige svar på, om vi er alene i universet. Skal man virkelig blive klogere på, om livet er almindeligt derude, skal man bruge et endnu kraftigere rumteleskop, der har som hovedformål at finde biomarkører i atmosfæren om jordlignende exoplaneter.
Lars Buchhave er den danske repræsentant i en Nasa-arbejdsgruppe, der skal udarbejde planerne for sådan et rumteleskop. Det kaldes Luvoir, Large UV/Optical/IR Surveyor, og det skal have et spejl med en diameter på 16 meter. Luvoir skal indfange elektromagnetisk stråling i et bredt spektrum, hvilket giver astrofysikerne de bedste muligheder for at aflure indholdet af atmosfæren om en exoplanet.
»Med Luvoir kan vi lede efter biomarkører på en række af de nærmeste jordlignende exoplaneter i den beboelige zone. Hvis der er biosignaturer, vil vi kunne se det. Hvis liv er almindeligt derude, vil vi finde det. Hvis vi ikke finder tegn på liv, kan vi omvendt sige, at Jorden er speciel, og at livet sjældent opstår,« siger han.
Luvoir kommer tidligst op i midten af 2030’erne, så der er tid til at finde ud af, hvad det helt præcist er, vi skal lede efter – hvilke atmosfæriske molekyler, der vil være uomtvistelige tegn på liv.
I denne jagt spiller ilt hovedrollen, fortæller Kai Finster, der er professor i astrobiologi ved Institut for Bioscience på Aarhus Universitet:
»Iltmolekyler er en god indikator på liv. Det ville være et stort gennembrud at finde en jordlignende exoplanet med en iltrig atmosfære. Fotosyntese leverer store mængder ilt til Jordens atmosfære, og var det ikke for liv, ville ilten hurtigt forsvinde. Men problemet er, at ilt også kan dannes på andre måder, for eksempel når vand spaltes fotokemisk af ultraviolet lys fra en stjerne. Det er derfor, der er små mængder ilt i atmosfæren om Mars – det skyldes ikke liv.«
Et væld af molekyler, også ganske komplekse organiske forbindelser, kan dannes naturligt uden tilstedeværelsen af liv. For nylig fandt astrofysikere for eksempel methylklorid (CH3Cl, også kaldet freon-40) omkring en protostjerne og i komaen om kometen 67P/Tjurjumov-Gerasimenko, og det var ellers en forbindelse, der var nævnt som en mulig biomarkør, idet methylklorid dannes af levende væsener og ved nedbrydning af biologisk materiale.
Det bliver altså ikke nemt at sikre sig, at tegn på liv i atmosfæren om en exoplanet virkelig stammer fra liv. Derfor er astrobiologi da også et livligt forskningsområde, hvor det ikke mindst handler om at finde frem til netop de kemiske forbindelser, der må skyldes liv, og som ikke kan dannes på andre måder. Det står efterhånden klart, at der ikke findes en enkelt gylden biomarkør, der kan bevise eksistensen af liv, men så kan den rette kombination af gasarter i en atmosfære måske gøre det, siger Kai Finster:
»Har man først lokaliseret en jordlignende exoplanet, der har godt med ilt i atmosfæren, ville jeg sætte alle sejl til for bredt at undersøge denne planet så grundigt, som det overhovedet kan lade sig gøre. Så gælder det om at finde en kombination af biosignaturer, hvor vi ud fra vores viden og forståelse af exoplanetens geologi kan udelukke, at biosignaturerne i de observerede mængder kan være dannet på anden vis.«
I bund og grund handler det om at finde atmosfærer, der er i ubalance på grund af liv – med en fordeling af gasser, som ikke ville eksistere, hvis det ikke var for levende væsener. Livet sørger for at holde systemet væk fra den kemiske ligevægt, der ellers ville være.
»Hvis vi med Luvoir finder mange planeter, der er ude af kemisk ligevægt, vil den mest sandsynlige forklaring være liv. Så vil det statistisk set være usandsynligt, at usædvanlige geologiske processer kan forklare biosignaturerne. Det vil i sidste ende være sådan, vi kommer til at afgøre, om livet udvikler sig på exoplaneter,« siger Lars Buchhave.
