Lämpliga exomånar för att hysa liv

 

Bilden En realistisk skildring av en fritt flytande gasjätteplanet med en jordliknande måne som kanske kan  hysa liv (jordliknande måne) © Dahlbüdding/DALL-E

Flytande vatten anses vara nödvändigt för att liv ska kunna uppkomma. Överraskande nog kan dessa stabila förhållanden som gynnar liv existera långt från vilken stjärna som helst (vatten finnas).

 Ett forskarteam från Excellence Cluster ORIGINS vid LMU (Ludwig-Maximilians-Universität München) och Max Planck-institutet för utomjordisk fysik (MPE) har visat att månar runt fritt flytande planeter (planeter utan närhet till en sol) kan flytande vattenhav i upp till 4,3 miljarder år tack vare täta väteatmosfärer och tidvattenuppvärmning – det vill säga nästan lika länge som jorden har funnits och tillräckligt med tid för att komplext liv ska kunna utvecklas. Planetsystem bildas ofta under instabila förhållanden.

Om unga planeter kommer för nära sin sol kan de kastas  ur sina banor. Detta skapar fritt svävande planeter (FFP), som vandrar genom galaxen utan en sol. I en tidigare studie av LMU-fysikern Dr. Giulia Roccetti har visats att gasjättar som kastats ut från sin stjärna inte nödvändigtvis förlorar  sina månar i processen. Utkastningen förändrar dock månarnas banor. De blir mycket elliptiska så  avståndet till planeten ständigt förändras. De då resulterande tidvattenkrafterna deformerar rytmiskt dessa månar komprimerar dess inre och genererar värme genom friktion.

Denna tidvattenuppvärmning kan vara tillräcklig för att upprätthålla hav av flytande vatten på ytan även utan den frånvarande energin från en stjärna  i det kalla interstellära rummet. Atmosfär avgör om denna värme behålls vid ytan. På jorden fungerar koldioxid som en effektiv växthusgas.

Tidigare studier hade visat att koldioxid kan stabilisera livsvänliga förhållanden på exomånar under perioder på upp till 1,6 miljarder år. Under de extremt låga temperaturerna i fritt flytande system skulle dock koldioxid kondensera vilket gör att atmosfären förlorar sin skyddande effekt och värme att läcker ut.  Tidvattenkrafter kan däremot inte bara tillföra värme utan också driva processer till kemisk utveckling. Periodisk deformation ger upphov till lokala våta och -torra cykler där vatten avdunstar och sedan kondenserar igen. Sådana cykler anses vara en viktig mekanism för bildandet av komplexa molekyler och kan underlätta steg på vägen mot livs uppkomst.

Fritt flytande planeter anses vara vanliga. Enligt uppskattningar kan det finnas lika många av dessa 'nomadiska' planeter i Vintergatan som det finns stjärnor. Deras månar kan erbjuda stabila livsmiljöer under långa perioder. Dessa nya teorier  kan därmed avsevärt bredda spektrumet av möjliga miljöer som kan hysa liv och visa att liv kan uppstå och bestå även i galaxens mörkaste regioner.

Orange stjärnor klassificerade som K-typ är intressanta i sökandet efter planetsystem där liv kan existera.

Aldebaran är den ljusstarkaste stjärnan i riktning mot stjärnbilden Oxen 65 ljusår bort. Den är ett exempel på en K-stjärna.  Forskare säger nu i en ny studie att K stjärnor är mer lämpliga för  exoplaneter där liv kan ha uppstått än andra typer av stjärnor.


Vår sol är en G-stjärna med relativt mycket utsläpp elektromagnetisk stålnings. Men likväl har tillräcklig livszon om sig för att vi har kan leva på Jordens smala band av livsbälteszon. Men det var mycket som skulle stämma utöver rätt plats från solen även skyddsbälten (atmosfärskikt) som skyddade mot strålning. På något vis stämde allt för att vi skulle kunna bli till och Jorden bli en överfull planet av livsformer.


 Vår sol är hetare än en K-sol. Beteckningar på solar finns av beteckningarna O,A,B,F,G,K,M,L,T för mer information om dessa spektralgrupper  se länk här. 


Om liv finns utanför Jorden tyder mycket på att  vi har störst chans att finna detta på planeter runt en orange stjärna. En  K-stjärna. K stjärnor är betydligt större men svalare än solen (se bild ovan på storleksförhållandet solen och Aldebaran).


Som forskare nyligen beskrivits det i Astrophysical Journal har K stjärnor flera fördelar. De existerar länge vilket ger omgivande planeter gott om tid för utveckling av liv. K stjärnor har mindre elektromagnetisk turbulens och ger mindre strålning av farligt slag till planeter runt dessa. Här passar det med andra ord bättre att bygga upp ett digitalt uppkopplat samhälle än på Jorden där solstormar kan slå ut all elektronik.


Men det finns riktigt ruskiga stjärnor också. De stora mer frekventa solstormar som produceras av M stjärnor exempelvis kan skala bort atmosfären från de inre planeterna.


Syre och metan kan vara svårt att upptäcka  tusentals ljusår bort. Men de modeller som skapats av Arney och hennes kollegor och beskrivs i den publicerade rapporten visade att syre-metan biosignatures skulle vara mer lätta att finna i atmosfären från  exoplaneter i K stjärnsystem.


”På en planet runt en K stjärna kommer inte syret att förstöra metanet så snabbt som ex på planeter med mer farlig instrålning från sin sol. Istället byggs  en  atmosfär enklare upp på en planet med en K-stjärna som sin sol”, sade Arney. ”Detta eftersom K stjärnans ultravioletta ljus inte genereras så starkt att reaktiva syreföreningar förstör metan lika lätt som i all den strålning som går ner i atmosfären från solar som vår sol och Jorden skulle fått dessa problem utan sina skyddsbälten (atmosfärskikt) runt denna. 


För min del tycker jag att det borde koncentreras på att söka liv eller syre utifrån denna undersökning först och främst  runt solar klassificerade som K-stjärnor.


Bild:  Storleksjämförelse mellan Aldebaran och vår egen sol.