Hva er oppskriften på en levende planet? Astronomer er ikke sikre - vi har ikke funnet andre enn Jorden ennå.
Men vi har noen utdannede gjetninger: Livet trenger sannsynligvis vann, karbon og nok lys og varme til å drive en verden uten å brenne den til en skarp. Tyngdekraften skal ikke være for høy, og en atmosfære ville heller ikke skade. Men en ny studie foreslår en annen viktig ingrediens: store asteroide- og kometpåvirkninger, i akkurat de rette mengdene.
Når en stor gjenstand slår en planet, skjer det to ting: Materialet fra objektet blir lagt til planetens masse, og noe av atmosfæren rundt påvirkningssonen blir sparket ut i verdensrommet, sier Mark Wyatt, en astronom og universitetssjef i Cambridge. forfatter av det nye papiret. I virkelig gigantiske påvirkninger, som den som dannet jordens måne, blir en viss atmosfære oppstartet også fra planens side, noe som betyr at litt mer går seg vill. Men det betyr ikke at en wannabe hjemmeverden helt skal hoppe over virkningene. Hvis en planet skal utvikle de forhold som antas å være nødvendige for livet, er det best å tilhøre en mellomkategori av planeter som tar opp store belastninger - men ikke så mange at de mister atmosfæren.
Det er fordi planeter nesten helt sikkert trenger "flyktige stoffer" i atmosfærene for å spire liv, sa Wyatt til Live Science. Flyktige stoffer er kjemikalier, som vann og karbondioksid, som kan koke ved lave temperaturer. Alt liv som vi kjenner til, er avhengig av vann og karbon for å opprettholde seg selv på et grunnleggende kjemisk nivå, og forskere mener at egenskapene til disse kjemikaliene gjør dem nødvendige for at livet skal oppstå hvor som helst i universet.
Men ikke alle planeter starter med den nødvendige konsentrasjonen av flyktige stoffer. Tidlig i en stjerners levetid er det mye lysere. Og den ekstra glansen er varm nok til å bake alt det løse støvet i regionen som vil bli stjernens beboelige sone - det ikke-for varme, ikke-for kalde området - senere. De varme tidlige temperaturene striper sannsynligvis vann og andre flyktige stoffer fra støvet som til slutt vil bli beboelige planeter. Så etter at planeter er dannet og stjernen kjøler seg, trenger disse steinete orbs å skaffe seg flyktige stoffer fra et annet sted i solsystemet. Med andre ord, de må smadre inn i en haug med store herreløse gjenstander.
Forskerne fant at de beste kandidatene for å levere flyktige stoffer, mens de ikke strippet klodens atmosfære og sterilisere den, er mellomstore objekter. Konsekvensene fra 20 fot til 2000 til 3300 fot (1 kilometer) asteroider og kometer er svært effektive til å levere flyktige stoffer og vil ha en tendens til å tilføre atmosfæren mer enn de trekker fra, fant forfatterne. Større asteroider, mellom 2 og 20 kilometer over, vil ha en tendens til å trekke mer atmosfære enn de legger til.
Gigantiske påvirkninger som den som dannet jordens måne, forfatterne fant, ikke rot med den historien så mye du kan forvente. Slike hendelser er ganske sjeldne, og selv om de kan endre sammensetningen av en atmosfære, vil de ikke fjerne den helt.
En av de viktigste leksjonene fra denne artikkelen er at små "M-klasse" -stjerner - den vanligste stjernekategorien, for svake til å se med det blotte øye, mange av dem røde dverger - sannsynligvis er dårlige kandidater for livet, skrev forfatterne. Det er viktig, fordi mange potensielt beboelige eksoplaneter har dukket opp rundt den slags stjerner.
"For M-stjerner betyr deres lave lysstyrke at den beboelige sonen er mye nærmere stjernen enn for en stjerne som solen," sa Wyatt.
For å få nok lys, kan det hende at en jordlignende planet som kretser rundt en M-klasse stjerne må være så nær den stjernen som Merkur er til solen vår.
Og det blir verre. Rett ved siden av en liten, lavmasset stjerne, flyr asteroider og kometer rundt i mye høyere hastighet og krasjer mer dramatisk i planeter.
"Effekter med høyere hastighet er mye mer effektive til å fjerne en atmosfære," sa Wyatt.
Det er dårlige nyheter for livet på M-verdener. Og det er ikke den eneste faktoren som gjør M-verdenslivet usannsynlig.
"Det er flere grunner til at beboelige planeter som går i bane rundt M dverger, kanskje ikke har en atmosfære, inkludert stripping fra stjernevind og at planetene er mye nærmere deres vertsstjerne," sa Sarah Rugheimer, ekspert på eksoplanetatmosfærer ved University of Oxford, som ikke var involvert i denne forskningen.
Så er det noe håp for livet på M-verdener?
"Jeg tror til slutt at vi vil svare på dette spørsmålet observasjonelt med like etter at det har blitt lansert: Har beboelige planeter som går i bane rundt M dverger, atmosfærer?" Sa Rugheimer. "Vi vet at litt varmere og større planeter som går i bane rundt M dverger, har tykke atmosfærer. Men dette spørsmålet gjenstår fortsatt for beboelige planeter: Kan de beholde en tynn nok atmosfære, noe som Jorden i stedet for Venus?"
Forfatterne understreket i papiret at mange av konklusjonene deres er basert på usikkerheter: Hvor dannes livet? Hvor mye ligner andre stjernesystemer der ute på solsystemet vårt?
Edwin Bergin, en ekspert på planetdannelse og vann ved University of Michigan som ikke var involvert i denne forskningen, var enig med forfatterne i at det er det han kalte "betydelige komplikasjoner" i beregningene bak denne artikkelen.
"Men de generelle trendene de presenterer er ganske interessante og kan være viktige," sa han.
Han pekte på sitt eget arbeid, som har antydet at Jorden startet med en tykkere, nitrogenrik atmosfære, men mistet mye av det til påvirkning. Forfatterne av denne nye artikkelen antydet i sin modell at påvirkning fra kometer og asteroider kan ha formet atmosfærene til Jorden, Mars og Venus.
Underveis, sa forskerne, er det mer å lære om hvordan dette arbeidet kan forklare vårt eget solsystem, spesielt hvilken rolle gigantiske påvirkninger har her. Denne artikkelen er ennå ikke publisert i en fagfellevurdert journal og er tilgjengelig på forhåndstrykkserveren arXiv.
