Vi lever i en kosmisk oase

Det lyder ofte, at der kan findes flere planeter, der som Jorden har forudsætningerne for liv. Men i takt med at vi lærer mere om universet, står det klart, at livet på Jorden er betinget af en lang række faktorer, som er ganske unikke, skriver professor i astrofysik Johan Fynbo

Præcis som en oase i en ørken – her Um el Ma-oasen i den libyske del af Sahara-ørkenen – kan Jorden sammenlignes med en oase i det store univers. Flydende vand betragtes af forskerne som en betingelse for liv, og når Jorden netop har flydende vand, skyldes det planetens afstand fra Solen. Havde Jorden ligget tættere på Solen, ville vand fordampe, mens en placering længere væk ville betyde, at alt vand ville fryse. – Foto: Katja Kreder/AWL/ritzau

Ofte hører vi, at Jorden blot er som ét sandkorn på stranden, at Solen blot er én blandt milliarder af stjerner i en galakse, der blot er én blandt milliarder af galakser. Måske er vores univers endog også ifølge nogle teoretiske fysikere blot et blandt en næsten uendelig mangfoldighed af andre universer, der tilsammen udgør et såkaldte ”multivers”.

Men er der måske alligevel noget særligt ved vores kosmiske hjem – solsystemet? I hvert fald har det vist sig, at vores solsystem på nogle interessante måder skiller sig ud. Måske hænger vores eksistens sammen med disse særheder.

Jeg har fornøjelsen af at sidde i den svenske rumstyrelse. I den forbindelse har jeg haft den glæde at blive introduceret til en meget bred vifte af forskellige forskningsprojekter med forbindelse til rumforskningen i Sverige.

Senest besøgte vi Karolin-ska Institutet i Stockholm, hvor en gruppe forskere studerer, hvordan mennesker håndterer forhold, man kan forvente under ophold i rummet, enten under rumrejser eller ved ophold på andre kloder – Månen eller Mars til eksempel. Blandt andet undersøger man på Karolinska Institutet langtidseffekterne af vægtløshed og nedsat lufttryk.

Et af de overraskende fund var, at humøret påvirkes markant efter ret kort tids ophold under vægtløshed og med nedsat lufttryk. Det slog mig, hvor dybt præget både vores krop og sjæl er af forholdene her på vores egen klode: tyngdekraft, lufttryk, døgnrytme, årsrytme – alt dette præger, hvem og hvad vi er. Det forekommer mig af denne grund – ud over de kolossale afstande – svært at tro, at menneskeslægten nogensinde vil komme til at forlade denne klode og rejse til andre solsystemer.

Relateret til spørgsmålet om, hvor knyttet vi er til de specifikke forhold på Jorden, er det interessant at se på, om Jorden er speciel eller normal. Den kopernikanske revolution betegner det kolossale paradigmeskift, der skete, da vi i renæssancen, takket være Kopernikus’ og Galileis indsatser, erkendte, at Jorden ikke er centrum i skaberværket.

Siden har vi lært, at Solen blot er én blandt mere end 100 milliarder stjerner i Mælkevejen, og at Mælkevejen også kun er én blandt måske op mod 1000 milliarder galakser i den del af Universet, vi kan se. I disse år udfolder der sig en videnskabelig revolution, idet vi takket være en række forfinede observationsteknikker har erfaret, at der kredser planeter omkring langt de fleste, om ikke alle stjerner.

Danske astronomer, både ved Niels Bohr Institutet og ved institut for fysik og astronomi i Aarhus, er med i forreste række i denne forskning. Man har endog fundet adskillige planeter, der befinder sig i det, man kalder ”den beboelige zone”, altså i afstande, hvor vand kan være flydende. I vores eget solsystem finder vi som bekendt flydende vand på Jorden, mens det er for varmt på Venus, og det er for koldt på Mars. På grund af eksistensen af mange planeter i den beboelige zone kunne man konkludere, at Jorden er ganske normal, at der må være mange andre planeter som Jorden, vi eventuelt kunne flytte til, og at Mælkevejen summer af liv.

Det kan også godt være sådan, men der er nogle grunde til at tro, at livet alligevel er en sjældenhed. Vi kan begynde med Solen. Solen er faktisk temmelig stor for en stjerne at være. Den amerikanske forskningsgruppe Recons (Research Consortium On Nearby Stars) studerer de nærmeste stjerner i Solens omegn, og de har i denne forbindelse foretaget en folketælling over alle stjerner inden for en afstand af 10 parsec, også kaldet pc, fra Solen. 1 pc svarer til 3,26 lysår, (cirka 30.800 milliarder kilometer, red.) og det er den typiske afstand mellem stjerner i Solens omegn. Resultatet kan ses i denne farvestrålende figur:

Solen er en af de gule stjerner. Langt de fleste stjerner, omkring 90 procent, er rødere og koldere end Solen. Nogle enkelte stjerner er varmere og tungere. At Solen er så forholdsvis stor og varm, betyder, at den beboelige zone er ret langt væk fra stjernen. På Jorden befinder vi os 150 millioner kilometer fra Solen, og vores omløbstid er som bekendt et år. Planeter i den beboelige zone omkring røde dværge er meget tættere på deres stjerner. For eksempel er vores nærmeste nabo, Proxima Centauri, en rød dværg med en jordlignende planet, populært kaldet Proxima b, i den beboelige zone med et ”år” på kun 11 dage. Vi kender ikke planetens rotationsperiode og dermed længden af døgnet, men rotationen er på grund af tidevandskræfter givetvis bundet til omløbet på samme måde som Månens, således at det altid er den samme side af planeten, der vender mod stjernen. Det er ikke nemt at være landmand på Proxima b.

Begrænser vi os til at studere stjerner, der ligner Solen, har der også vist sig at være nogle besynderlige særheder i Solens grundstofsammensætning. Jeg hørte for nylig den svenske astronom Bengt Gustafsson forelæse om dette emne. Solen har – sammenlignet med de fleste såkaldte soltvillinger, der har meget nær samme masse, overfladetemperatur og lysstyrke som Solen – en systematisk anderledes grundstofsammensætning med variationer på 10 procent, der måske reflekterer forholdene i den molekylsky, hvoraf Solen blev dannet, eller alternativt hænger sammen med dannelsen af store gasplaneter i stjernernes planetsystemer. En af dansk astronomis grand old men, Poul Erik Nissen fra Aarhus Universitet, har også bidraget væsentligt til denne karakteristik af soltvillinger.

Et tredje særkende ved Solen er, at den befinder sig i en ganske særlig afstand fra Mælkevejens centrum. Mælkevejen er en spiralgalakse, og de såkaldte spiralarme skyldes tæthedsbølger, der bevæger sig rundt omkring Mælkevejens centrum. I spiralarmene sker der øget dannelse af nye stjerner og dermed en øget tæthed af høj-energetiske partikler (kosmisk stråling), supernovaer og kraftig stråling fra unge og massive stjerner.

Tæthedsbølgerne bevæger sig rundt med en anden hastighed end stjernerne, således at stjerner bevæger sig ud og ind af spiralarme på deres vej rundt om Mælkevejens centrum. Solen er særlig derved, at den befinder sig i en afstand, hvor spiralarmenes hastighed er meget tæt på stjernernes hastighed – den såkaldte ko- rotationsafstand. Det betyder, at Solen har bevæget sig relativt sjældent gennem spiralarme i de cirka 20 omløb, den hidtil har haft rundt om Mælkevejens centrum. Det er muligt, at dette har været vigtigt for at skabe et gunstigt miljø for livet på Jorden.

En fjerde besynderlighed ved vores kosmiske hjem er, at Jorden har en meget stor måne. Månen er faktisk den femtestørste måne i Solsystemet, kun overgået af de tre største måner omkring Jupiter og Saturns største måne. Månen stabiliserer Jordens rotation omkring sin egen akse, og det er meget muligt, at dette også har været vigtigt for at skabe gunstige forhold for livets dannelse og udvikling på Jorden.

Disse særheder kan måske pege på, at liv som på Jorden ikke er så almindeligt i Mælkevejen. Det glædelige er, at videnskaben er ved at nå til det punkt, hvor vi faktisk kan lave målinger, der besvarer spørgsmålet om eksistensen af liv på andre planeter. Specielt for planeter, der bevæger sig ind foran deres værtsstjerner, vil det snart blive muligt at undersøge den kemiske sammensætning af atmosfæren af planeterne via såkaldt transmissionsspektroskopi, hvor man undersøger, hvordan stjernens lys påvirkes ved at skinne igennem planeternes atmosfærer. Formodentlig vil de første resultater tikke ind inden for de kommende 10 år.