Siden Kepler romteleskop ble lansert ut i verdensrommet, har antall kjente planeter utover vårt solsystem (eksoplaneter) vokst eksponentielt. For tiden er 3 917 planeter bekreftet i 2 918 stjernersystemer, mens 3 368 venter på bekreftelse. Av disse er rundt 50 baner i stjernens omkretsstellbare beboelige sone (også kalt "Goldilocks Zone"), avstanden som flytende vann kan eksistere på en planets overflate.
Nyere forskning har imidlertid reist muligheten for at vi anser for å være en beboelig sone er for optimistisk. I følge en ny studie som nylig dukket opp på nettet, med tittelen “A Limited Habitable Zone for Complex Life”, kan beboelige soner være mye smalere enn opprinnelig trodd. Disse funnene kan ha en drastisk innvirkning på antall planeter forskere anser som ”potensielt beboelige”.
Studien ble ledet av Edward W. Schwieterman, en stipendiat fra NASA Postdoctoral Program ved University of California, Riverside, og inkluderte forskere fra Alternative Earths Team (del av NASA Astrobiology Institute), Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), og NASA Goddard Institute for Space Studies.
I følge tidligere estimater basert på Kepler data, konkluderte forskere med at det sannsynligvis er 40 milliarder jordlignende planeter i Melkeveisgalaksen alene, hvorav 11 milliarder sannsynligvis går i bane som stjerner vår sol (dvs. gule dverger av G-typen). Annen forskning har indikert at dette tallet kan være så høyt som 60 milliarder eller til og med 100 milliarder, avhengig av parametrene vi bruker for å definere beboelige soner.
Disse resultatene er absolutt oppmuntrende, siden de antyder at Melkeveien kan vrimle av liv. Dessverre har nyere forskning på ekstrasolplaneter satt tvil om disse tidligere estimatene. Dette er spesielt tilfellet når det er tidvis låste planeter som går i bane rundt M-typen (rød dverg) stjerner.
I tillegg har forskning på hvordan livet utviklet seg på jorden vist at vann alene ikke garanterer liv - og for den saks skyld heller ikke tilstedeværelsen av oksygengass. Videre vurderte Schwieterman og kollegene to andre viktige biosignaturer som er viktige for livet slik vi kjenner det - karbondioksid og karbonmonoksid.
For mye av disse forbindelsene ville være giftig for kompleks levetid, mens for lite ville bety at tidlige prokaryoter ikke ville dukke opp. Hvis liv på jorden er noen indikasjon, er grunnleggende livsformer essensielt hvis mer komplekse, oksygenkrevende livsformer skal utvikle seg. Av denne grunn forsøkte Schwieterman og kollegene å revidere definisjonen av en beboelig sone for å ta hensyn til dette.
For å være rettferdig er det aldri lett å beregne omfanget av en beboelig sone. I tillegg til avstanden fra stjernen, avhenger overflatetemperaturen til en planet av forskjellige tilbakemeldingsmekanismer i atmosfæren - for eksempel drivhuseffekten. I tillegg antar den konvensjonelle definisjonen av et beboelig sone eksistensen av "jordlignende" forhold.
Dette innebærer en atmosfære som er rik på nitrogen, oksygen, karbondioksid og vann, og stabilisert ved den samme karbonatsilikat-geokjemiske syklusprosess som finnes på jorden. I denne prosessen fører sedimentasjon og forvitring til at silikatbergarter blir karbonholdige, mens geologisk aktivitet får karbonbergarter til å bli silikatbasert igjen.
Dette fører til en tilbakekoblingssløyfe som sikrer at karbondioksydnivåene i atmosfæren forblir relativt stabile, og dermed tillater en økning i overflatetemperaturer (også kjent som drivhuseffekten). Jo nærmere planeten den indre kanten av den beboelige sonen er, desto mindre er karbondioksid nødvendig for at dette skal skje. Som Schwieterman forklarte i en fersk artikkel av MIT Technology Review:
"Men for de midtre og ytre områdene i den beboelige sonen, trenger atmosfærisk karbondioksidkonsentrasjon å være mye høyere for å opprettholde temperaturer som gir vann i overflaten."
For å illustrere brukte teamet Kepler-62f som eksempel, en superjord som går i bane rundt en K-type stjerne (litt mindre og mørkere enn vår sol) som ligger omtrent 990 lysår fra Jorden. Denne planeten går i bane rundt stjernen sin omtrent på samme avstand som Venus gjør solen, men stjernens nedre masse betyr at den ligger i ytterkanten av den beboelige sonen.
Da den ble oppdaget i 2013, ble denne planeten antatt å være en god kandidat for utenomjordisk liv, forutsatt tilstedeværelsen av en tilstrekkelig drivhuseffekt. Imidlertid beregnet Schwieterman og kollegene at det ville ta 1000 ganger mer karbondioksid (300 til 500 kilopascals) enn det som fantes på jorden da komplekse livsformer utviklet seg (ca. 1,85 milliarder år siden).
Imidlertid vil denne mengden karbondioksid være giftig for de fleste komplekse livsformer her på jorden. Som et resultat ville Kepler-62f ikke være en passende kandidat for livet selv om det var varmt nok til å ha flytende vann. Når de først hadde tatt utgangspunkt i disse fysiologiske begrensningene, konkluderte Schwieterman og teamet hans at den beboelige sonen for komplekst liv må være betydelig smalere - en fjerdedel av det som tidligere ble estimert.
Schwieterman og kollegene hans beregnet også at noen eksoplaneter sannsynligvis vil ha høyere nivåer av karbonmonoksid fordi de går i bane rundt kule stjerner. Dette legger en betydelig begrensning for de beboelige sonene til røde dvergstjerner, som tilfeldigvis står for 75% av stjernene i universet - og som antas å være det mest sannsynlige stedet å finne planeter som er landlige (dvs. steinete) i naturen.
Disse funnene kan ha drastiske implikasjoner for det forskere anser som ”potensielt beboelige”, for ikke å nevne grensene for en stjerners beboelige sone. Som Schwieterman forklarte:
"En implikasjon er at vi kanskje ikke forventer å finne tegn på intelligent liv eller teknosignaturer på planeter som kretser rundt sene M-dverger eller på potensielt beboelige planeter nær ytterkanten av deres beboelige soner."
For å komplisere saken ytterligere, er denne studien en av flere for å legge ytterligere begrensninger for hva som kan betraktes som bebodde planeter på sent. Bare i 2019 er det blitt forsket på som viser hvordan røde dvergstjernersystemer kanskje ikke har de nødvendige råvarene for at livet skal dannes, og at røde dvergstjerner kanskje ikke gir nok fotoner til at fotosyntesen kan skje.
Alt dette legger opp til den distinkte muligheten for at livet i vår galakse kan være sjeldnere enn tidligere antatt. Men selvfølgelig å vite med viss sikkerhet hva begrensningene for brukbarhet er, vil kreve flere studier. Heldigvis trenger vi ikke å vente for lenge med å finne ut av det, siden flere neste generasjons teleskoper vil komme i drift det kommende tiåret.
Disse inkluderer James Webb romteleskop (JWST), den Ekstremt stort teleskop (ELT) og Giant Magellan Telescope (GMT). Disse og andre nyskapende instrumenter forventes å gi rom for mye mer detaljerte studier og karakteriseringer av eksoplaneter. Og når de gjør det, får vi en bedre ide om hvor sannsynlig livet er der ute.
