Livet rundt en rød dverg

Jakten på liv utenfor vårt eget solsystem er i full gang. Et første steg på veien er å identifisere potensielt beboelige planeter, og et par-tre slike planeter er allerede funnet. Vi vet ennå ikke om det faktisk eksisterer liv på disse planetene, men dersom de huser liv, vil det ganske sikkert se helt annerledes ut enn livet på jorda. For hvordan arter egentlig hverdagen seg for et romvesen på en klode i bane rundt en rød dvergstjerne?

Å oppdage planeter i bane rundt andre stjerner, såkalte eksoplaneter, er ikke lett, men noe vi har blitt veldig mye bedre til de siste årene. Lista over eksoplaneter inneholdt null elementer i 1991, men har i dag blitt uendelig mye lenger, og inkluderer 574 planeter (et tall som vil øke kraftig den nærmeste tiden takket være Kepler-satellitten).

Vanligvis oppdages nye eksoplaneter gjennom hvordan de påvirker moderstjerna si. Akkurat som en stjerne trekker på en planet, vil også planeten trekke litt på stjerna. Stjerna får da en svak ruggebevegelse som kan oppdages ved hjelp av dopplereffekten. Andre planeter oppdages ved at de av og til beveger seg foran moderstjerna og blokkerer en ørliten del av lyset fra denne. Begge disse metodene gjør det enklest å oppdage store planeter som går i tette baner rundt små stjerner.

Det er vanskelig å tenke seg liv på denne typen planeter. For de første består slike store planeter stort sett av gass, slik som Jupiter, og de er i tillegg altfor varme til å kunne ha flytende vann. Det vi ønsker, når vi ser etter beboelige planeter, er at de skal ha forhold som er mest mulig like de vi har på Jorda. Spesielt ser vi etter planeter som kan ha flytende vann på overflaten.

Jasså, kan du si, er det ikke litt i overkant vann-og-karbonforbindelser-sjåvinistisk å forvente at livet i et annet solsystem skal være basert på de samme kjemiske prosessene som på Jorda? Mulig det, men livet på Jorda er tross alt den eneste formen for liv vi kjenner til, så da er det ikke unaturlig å lete spesielt nøye etter lignende kloder andre steder.

Vi ser altså etter planeter som:

  • består av steinmateriale (altså er mindre enn de store gassplanetene)
  • er nær nok moderstjernen til at alt vannet ikke fryser til is
  • er langt nok vekk fra moderstjernen til at alt vannet ikke fordamper

Planetsystemet rundt Gliese 581 sammenlignet med solsystemet. Det blå båndet markerer den beboelige sonen (klikk for større versjon)

De to siste punktene definerer den såkalte beboelige sonen rundt en stjerne, altså et område som er passe langt fra stjernen til at en planet i denne sonen kan ha flytende vann på overflaten. Som biler og truser kommer også stjerner i alle størrelser, og en stjerne som er mindre og mer lyssvak enn Sola vil ha en beboelig sone som ligger mye nærmere stjerna (se figuren til høyre).

Slike små, røde dvergstjerner finnes det mange av, faktisk regner vi med at omtrent 3/4 av stjernene i Melkeveien er røde dverger. Som jeg også har nevt tidligere, er det enklere å oppdage planeter jo nærmere moderstjerna de befinner seg. Det burde derfor ikke være noen overraskelse at de mest interessante eksoplanetene i den beboelige sonen som er oppdaget så langt, går i bane rundt små, lyssvake stjerner.

La oss besøke Gliese 581 d, en av de aller mest spennende eksoplanetene vi kjenner til. Den er mellom 5 og 13 ganger så tung som Jorda, og går i bane rundt den røde dvergstjerna Gliese 581. Gliese 581 lyser bare en hundredel så kraftig som Sola, og vil derfor ha en beboelig sone som ligger svært tett på stjerna. Dette gjør at Gliese 581 d befinner seg helt i ytterkanten av den beboelige sonen, selv om avstanden mellom den og moderstjerna bare er 22% av avstanden mellom Jorda og Sola.

Utover dette vet vi nesten ingenting om Gliese 581 d, men la oss se for oss at den ikke er så ulik Jorda, med mye hav og en passelig tykk atmosfære. Hvordan vil det være å bo der?

For det første vil dagene være veldig lange, kanskje flere milliarder år. En planet som roterer så tett rundt en stjerne vil trolig ha en bundet rotasjon. Dette betyr at den samme siden av planeten peker mot stjerna hele tiden, på samme måte som Månen alltid viser den samme siden mot Jorda. På den ene siden av planeten vil det da være evig dag, som en uendelig, nordnorsk sommer, mens det på den andre siden vil være en uendelig, nordnorsk vinter. Av praktiske (og estetiske!) grunner er det naturlig å tenke seg at betingelsene for liv er best i overgangen mellom disse sonene, der det vil være en form for evig – gjerne nordnorsk – soloppgang.

På Jorda fører døgnvariasjonen til at varmen fordeles jevnt utover, som på et stykke roterende kebabkjøtt, samtidig som jordrotasjonen bidrar til mange av værsystemene som vi kjenner. På en planet med bundet rotasjon vil det være annerledes, og det har vært spekulert i om nattsiden av en slik planet vil bli så kald at hele atmosfæren fryser til is og blir liggende som en gigantisk isbre, eller at det vil bli å varmt på dagsiden at atmosfæren «fordamper» vekk fra planeten.

Men hvorfor spekulere når man kan simulere. I mai i år ble det publisert et studium av en gruppe franske forskere der de gjorde klimasimuleringer for en planet av typen til Gliese 581 d for en rekke mulige atmosfæresammensetninger. De konkluderte med at det vil kunne være relativt stabile klimaforhold med flytende vann på planeten. Så langt ingenting i veien for liv.

Hvis vi da tenker oss at vi har både flytende vann og landområder på Gliese 581 d, hvordan vil eventuelt liv se ut? På jorda domineres landmassene av grønne planter som får sin farge fra klorofyllet som brukes i fotosyntesen. Den grønne fargen skyldes at plantene absorberer mest høyenergetiske blå og lavenergetiske røde fotoner fra sollyset, mens de grønne «mellombølgene» reflekteres. En rød dvergstjerne vil sende ut mye mindre av de blå fotonene, og det er spekulert i om eventuelle planter på en planet som Gliese 581 d vil være svarte for å kunne absorbere mest mulig fotoner med alle mulige energier.

Fotosyntese vil føre til at det dannes  oksygen, men siden fotosyntesen på Gliese 581 d vil være lite effektiv, vil det trolig også føre til mindre oksygen i atmosfæren enn på Jorda. Dette gjør igjen at eventuelt oksygenpustende dyr neppe kan være så store som de vi har her. Siden klimaet på en planet med bundet rotasjon vil være preget av kraftige permanente vindsystemer, kan vi tenke oss at det er lite å tjene på å ha en god luktesans, men at synet er desto viktigere. Lyset fra en rød dverg vil være dominert av den infrarøde delen av lysspekteret. Vi mennesker kan ikke se disse bølgene, men en del slangearter har utviklet evnen til å sanse slike bølger. For å oppsummere kan vi derfor gjette at Gliese 581 d er befolket av mikroelefanter som har slangesyn og spiser kullsvarte planter.

Det finnes flere interessante planeter enn Gliese 581 d. For to uker siden ble det publisert en studie som viste at planeten HD85512b, som er litt over tre ganger så massiv som Jorda, ligger innenfor den beboelige sonen til sin moderstjerne. Mange flere spennende eksoplaneter i den beboelige sonen vil garantert bli oppdaget i årene som kommer, både rundt røde dvergstjerner, men etterhvert også rundt sollignende stjerner.

Det neste steget blir da å gå fra uvitenskapelige spekulasjoner om mikroelefanter til å fastsette om planetene faktisk har liv. Dette vil kunne være mulig gjennom å analysere lys som har passert gjennom planetatmosfærene for å finne ut hva disse atmosfærene består av. For eksempel er oksygen en svært reaktiv gass, og den eneste grunnen til at det er så mye oksygen i Jordas atmosfære, er at det kontinuerlig dannes av levende planter gjennom fotosyntesen. Samtidig gir alle de grønne plantene Jorda en spesiell fargesignatur, og trær gir Jorda karakteristiske skyggeeffekter. Alt dette er signaturer på liv som vil kunne være mulig å oppdage på eksoplaneter. I dag er ikke instrumentene våre gode nok, men i løpet av 10-20 år vil vi kunne gjøre denne typen analyser på jordlignende eksoplaneter.

En annen morsom, dog noe mindre vitenskapelig tilnærming, er å forsøke å kommunisere med eventuelt intelligent liv som måtte befinne seg på disse planetene. I 2008 ble det sendt ut en «beskjed» fra Jorda i retning Gliese 581 d. Beskjeden bestod blant annet av over 20 000 ulike hilsener skrevet på engelsk. Siden Gliese 581 er over 20 lysår unna, kan vi dessverre ikke forvente å få noe svar før tidligst i 2049. Hvis da mikroelefantene med slangesyn skulle oppfatte beskjeden.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s