Denne sommer har forskningen i exoplaneter, som er planeter, der kredser i en bane omkring en anden stjerne end Solen, taget et stort skridt fremad.
Rapporteringer om heliumgas, der slipper ud fra atmosfæren på LHS 1140b, har bragt exoplaneten fra de videnskabelige tidsskrifter til en historie, der rækker langt ud over forskerkredse.
LHS 1140b kredser om en lyssvag, rød stjerne i stjernebilledet Hvalfisken, der er opkaldt efter et hvalagtigt havuhyre fra den græske mytologi. Stjernebilledet ligger lige ved siden af det letgenkendelige W, som stjernerne i stjernebilledet Cassiopeia danner.
Men du skal ikke regne med at kunne få øje på stjernen. Den lyser nemlig omkring 10.000 gange svagere end de svageste stjerner, vi kan se med det blotte øje.
Når exoplaneten alligevel er særligt interessant, er det, fordi den muligvis er en klode med en fast overflade, som befinder sig i den såkaldte beboelige zone omkring sin stjerne.
Det betyder, at temperaturen på planeten muligvis er høj nok til, at der kan findes flydende vand på overfladen. Og måske endda liv.
Hvad betyder det, at der er helium?
Tidligere observationer af LHS 1140b med James Webb-rumteleskopet har udelukket, at planeten har en atmosfære med et højt indhold af brint – en såkaldt primær atmosfære, som ifølge forskerne dannes samtidig med planeten og hurtigt forsvinder ud i rummet.
Astronomer mener, at alle klippeplaneter muligvis har en primær atmosfære, som de mister kort tid efter deres dannelse. Det er en kortvarig overgangsfase i planeternes udvikling.
Men den mulige påvisning af helium kan være et tegn på, at planeten har en sekundær atmosfære, som menes at være mere stabil og langtidsholdbar. Sekundære atmosfærer kan blive omkring deres planeter i lang tid og kan derfor undersøges af astronomer.
Her på Jorden har vi haft vores sekundære atmosfære i milliarder af år, og dens kemiske sammensætning afspejler samspillet mellem geologi, kemi og i sidste ende liv.
Superjord eller mini-Neptun?
LHS 1140b kredser om en såkaldt rød dværgstjerne, der har omkring en femtedel af Solens masse, men lyser cirka 300 gange svagere.
\ Røde dværgstjerner
Røde dværgstjerner er de mest normale stjerner vi har i universet, og ca. 75 procent af alle stjerner i Mælkevejen er af denne type.
De røde dværgstjerner er så små, at de brænder langsomt, og derfor kan de blive umådeligt gamle. Faktisk kan de blive meget ældre end de 13,8 milliarder år, som universet er lige nu, hvorfor man aldrig set en rød dværgstjerne dø.
Selvom disse stjerner brænder langsomt er de langt fra kedelige - røde dværgstjerner er nemlig kendte for at have høj aktivitet, hvilket betyder at de har mange udbrud og storme.
Kilde: Planetarium
Set fra Jorden falder stjernens lysstyrke dog med regelmæssige mellemrum, hver 24,7 dag.
Ud fra størrelsen af faldet i lysstyrken vurderede de forskere, der opdagede planeten i 2017, at den var 1,7 gange større end Jorden. Senere observationer viste, at planeten har en masse, der er lidt over fem gange så stor som Jordens.
Sådanne såkaldte superjorde hører til blandt de mindst massive planeter, vi kan opdage med nutidens teknologi, og de betragtes som nogle af de mest lovende kandidater i jagten på liv uden for vores solsystem.
Men det er en udfordring for astronomerne at finde ud af, hvordan denne slags planeter egentlig skal klassificeres.
I vores eget solsystem er Uranus den planet, der kommer tættest på Jorden i størrelse blandt de større planeter. Den har en masse svarende til 14 jordmasser. Derefter kommer Neptun med 17 jordmasser.
Så er LHS 1140b en superjord eller en mini-Neptun?
Det ved vi faktisk meget lidt om, først og fremmest fordi vi ikke har tilsvarende planeter i vores eget solsystem, som vi kan sammenligne med.
Det er et vigtigt hul i vores forståelse af planeternes fysik, som der er et presserende behov for at få udfyldt. For planeter, der er mindre end Neptun, ser ud til at være den mest almindelige planettype i universet.
Det ville være en stor videnskabelig opdagelse, hvis vi fandt en jordlignende klippeplanet med en atmosfære, der kan påvises, i den beboelige zone omkring en stjerne – også selvom stjernen er en lyssvag rød dværg.
Det skyldes naturligvis muligheden for, at planeten kan huse liv.
Men som det så ofte er tilfældet med forskning på den videnskabelige forkant, ligger djævlen i detaljen.
Er der liv på LHS 1140b?
Studiet af exoplaneters atmosfærer er et af de mest spændende forskningsområder inden for moderne astronomi.
For 150 år siden var det undersøgelser af stjernernes ydre gaslag (deres atmosfærer), der satte gang i udviklingen af den videnskab, vi i dag kalder astrofysik.
På samme måde kan undersøgelser af atmosfærerne omkring stjernernes planeter måske give os svaret på spørgsmålet: Findes der liv på dem?
Som nævnt er LHS 1140b særligt interessant, fordi planeten befinder sig i sin stjernes beboelige zone og muligvis har en overfladetemperatur på mellem 0 og 100 grader Celsius.
Det ville gøre det muligt for flydende vand (og måske liv) at eksistere på planetens overflade, men vi skal være forsigtige med denne slags betegnelser.
Hvis LHS 1140b absorberer al den stråling, den modtager fra sin stjerne, vil planeten opnå en ligevægtstemperatur på minus 30 grader Celsius.
Det lyder umiddelbart koldt, men temperaturen ligger inden for et interval, hvor drivhuseffekten fra en tyk atmosfære ville kunne opvarme planeten til mere behagelige temperaturer.
Hvis man derimod forsøger at lave en mere realistisk matematisk beregning af forholdene på planeten, kan LHS 1140b vise sig at være helt ned til minus 90 grader kold.
Det svarer nogenlunde til temperaturen på Mars i dag.
Foreløbigt resultat med vigtige forbehold
Det er kun anden gang, astronomer har fundet selv den mindste antydning af en atmosfære omkring en planet, der på nogen måde minder om Jorden.
Første gang var omkring exoplaneten Gliese 1214b - den kan du læse om i artiklen 'Forskere finder ny jordlignende planet kun 40 lysår fra os'. Ligesom den formodede atmosfære er selve forskningsresultatet usikkert og skal tages med en række forbehold.
Ved en anden observation af planeten, som indgik i samme undersøgelse, fandt forskerne nemlig ingen tegn på helium.
Hvorfor det forholder sig sådan, ved vi endnu ikke.
Desuden bygger de beregninger, der ligger til grund for vurderingerne af forholdene på overfladen af LHS 1140b, på en række væsentlige antagelser, som endnu ikke er blevet efterprøvet.
Alligevel er det et fremskridt – hvor lille det end måtte være – på vejen mod målet om at kunne undersøge atmosfærerne på potentielt beboelige planeter ved hjælp af spektroskopi (videnskaben om, hvordan stof og udstrålet energi (som for eksempel lys) vekselvirker med hinanden).
Vi må heller ikke glemme, at dette ene skridt fremad er resultatet af flere års målrettet arbejde fra det ansvarlige forskerhold.
Forskerne fortjener både anerkendelse og respekt for deres indsats – og økonomisk støtte til at fortsætte arbejdet.
Naturen skal lære os spillereglerne
Men hvad så med det endnu mere ambitiøse mål om at opdage liv på sådanne planeter ved at lede efter spor af bestemte gasser i deres atmosfærer?
Hvilke molekyler, der potentielt stammer fra biologiske processer, vil kunne give os et utvetydigt bevis på, at der findes liv?
Måske skal vi finde svaret i vores egen atmosfære, der er beriget med molekyler som ilt og metan?
Mit eget svar (om måske er frustrerende for dem, der utålmodigt venter på nye opdagelser) er, at vi sandsynligvis først får et langt klarere billede, når vi har undersøgt atmosfærerne på tusindvis af exoplaneter i stedet for blot en eller to.
Vi har brug for, at naturen lærer os de regler, der styrer planeternes atmosfærer. Og det arbejde er kun i sin spæde opstart.
Men hvis rejsen mod at udforske 1.000 planeter begynder med et enkelt skridt, har de seneste observationer af LHS 1140b bragt os endnu et skridt videre. Og vi er kun lige begyndt.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Kilder
