17.04.25: Planeten K2-18 b, som går i bane i den beboelige sonen rundt en rød dvergstjerne 124 lysår fra Jorden, har kjemiske stoffer i atmosfæren som her på Jorden bare dannes av mikroorganismer. Allerede i 2023 var det bevis for at disse stoffene finnes der, men nå er bevisene langt sterkere. Dette betraktes som de sterkeste bevisene for utenomjordisk liv som hittil er funnet! Planeter av samme type som K2-18 b er svært vanlig i Melkeveien, det samme er røde dvergstjerner som den går i bane rundt. Finnes det liv på K2-18 b, kan vi derfor forvente at liv finnes mange steder i Universet!

av Anne Mette Sannes og Knut Jørgen Røed Ødegaard

Kunstnerisk fremstilling av planeten K2-18 b (til høyre, i forgrunnen), stjernen K2-18 (venstre) og planeten K2-18 c (mellom de førstnevnte). Tilstedeværelse av metan og karbondioksid og lite ammoniakk tyder på at planet K2-18 b kan ha et hav av vann under en hydrogenrik atmosfære.
Illustrasjon: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

De siste 30 årene er det funnet over 7400 planeter rundt andre stjerner enn Solen, såkalte exoplaneter. Undersøkelsene av disse planetene er imidlertid ekstremt krevende på grunn av de enorme avstandene, og det er først de siste årene vi har fått effektivt utstyr for å lete etter kjemiske tegn på liv i atmosfæren til slike planeter.

Mange av disse exoplanetene har enten for høy eller for lav temperatur til at vi kan forvente muligheter for liv. Bare planetene som er passe langt fra moderstjernen og kan ha temperaturer mellom 0 og 100 grader, har muligheter for flytende vann som regnes som en viktig ingrediens for livsformer slik vi kjenner de. Slike exoplaneter ligger i den såkalte beboelige sonen, også kalt gullhårsonen, og planetene kalles gullhår-planeter etter det berømte eventyret «Gullhår og de tre bjørnene».

Illustrasjon av den beboelige sonen rundt en planet, også kalt gullhårsonen.
Illustrasjon: NASA

Planet K2-18 b i stjernebildet Løven (Leo) ble oppdaget i 2015 med romteleskopet Kepler, som var spesialkonstruert for å lete etter jordlignende planeter. Denne planeten befinner seg midt i beboelig sone, kan ha gjennomsnittstemperatur mellom -20 og + 20 grader C (avhengig av atmosfærens egenskaper, skydekke og drivhuseffekt) og mottar omtrent like mye varme pr. kvadratmeter som jordkloden.

I 2019 vakte det oppsikt da forskerne fant vanndamp i atmosfæren. Oppdagelsen i 2023 av karbondioksid, metan og mulige forekomster av dimetylsulfid (DMS) vakte imidlertid enda mer oppsikt selv om de samme undersøkelsene viste at det (som ventet) likevel ikke er vanndamp så høyt oppe i atmosfæren som vi observerer. Årsaken er at her på Jorden dannes dimetylsulfid bare gjennom biologiske prosesser – det produseres av mikroorganismer (her kan man lese mer om hvordan), hovedsakelig av fytoplankton (planteplankton) i havet. Dimetylsulfid (CH3-S-CH3) har en karakteristisk, ubehagelig lukt og er en del av lukten som oppstår ved koking av visse grønnsaker (spesielt mais, kål og rødbeter) og sjømat.

På Jorden kjenner man rundt 5000 arter av marint planteplankton. En gruppe kalt coccolithophoridene er delvis ansvarlig for store utslipp av DMS. I jordatmosfæren blir DMS omdannet til sulfat som trekker til seg vannmolekyler og dermed er med på å danne skyer.

Slik kan jordisk fytoplankton (planteplankton) se ut. Bildet viser flere ulike arter.
Foto: NASA Earth Expeditions/University of Rhode Island/Stephanie Anderson

Lyset fra røde dvergstjerner er svært rødt, og det har vært diskutert om planter kan utnytte lyset til fotosyntese. Dette har blitt avklart med oppdagelsen av en ny type fotosyntese som går via klorofyll-f.

Spektret av lyset som har passert gjennom atmosfæren til K2-18 b observert med instrumentene NIRISS og NIRSpec på det nye romteleskopet JWST. Observasjonene viser at planeten har metan, karbondioksid og dimetylsulfid i atmosfæren.
Graf: NASA, CSA, ESA, J. Olmstead, N. Madhusudhan

Denne oppdagelsen ble likevel ikke ansett som tilstrekkelig sikker – sannsynligheten var kun 68 %. Nå har nye observasjoner bekreftet tilstedeværelsen av dimetylsulfid med hele 99,7 % sikkerhet! I tillegg kan det se ut til å være 20 ganger større konsentrasjoner av stoffet enn på Jorden. Molekylet har kort levetid, og må derfor produseres kontinuerlig for å kunne forekomme i målbare konsentrasjoner i atmosfæren.

Vi vet imidlertid ikke sikkert om molekylet også kan dannes på en ikke-biologisk måte, og flere forskere har allerede kritisert kunngjøringen. Det kommer til å kreves mer forskning for eventuelt å slå fast sikkert at molekylet i dette tilfellet kommer fra livsformer.

Forskerne ønsker også å dokumentere med enda større sannsynlighet at dimetylsulfid finnes i atmosfæren. Sikkerheten ligger nå på det som kalles 3 sigma, men bør opp på 5 sigma statistisk sannsynlighet – da er sjansen for at observasjonene bare skyldes en tilfeldighet kommet helt ned i 0,00006 %. Dette vil kreve ytterligere 16-24 timer observasjoner med JWST.

Det kan også være verdt å merke seg at alderen til moderstjernen, og dermed også til planeten, er 1,8 – 3,0 milliarder år. Da Jorden var like gammel, fantes det flere organismer som utførte fotosyntese.

En forskergruppe som er ledet fra University of Cambridge har brukt data fra James Webb Space Telescope (JWST) til å oppdage «fingeravtrykkene» av dimetylsulfid (DMS) og/eller dimetyldisulfid (DMDS) i atmosfæren til exoplanet K2-18 b. Planeten befinner seg i beboelig sone rundt stjernen K2-18.
Illustrasjon: A. Smith, N. Madhusudhan (University of Cambridge)

Hva slags planet er K2-18b?

K2-18 b er langt større enn Jorden og regnes ut ifra størrelsen som en såkalt sub-Neptun-planet. Massen er 8,6 ganger og diameteren er 2,6 ganger Jordens. Det betyr at middeltettheten er bare 2,7 g/cm³ (vann har 1 g/cm³), langt lavere enn Jordens tetthet på 5,5 g/cm³. Dette betyr at planeten trolig har en tykk og hydrogenrik atmosfære. Planeten kan enten være av stein og med en svært tykk atmosfære eller ha en Neptun-lignende sammensetning. En ren vannplanet med tynn atmosfære er mindre sannsynlig.

Mange forskere mener at det kan være til dels store mengder vann på planeten, men hvor mye er svært omdiskutert. Forskerne som står bak dagens oppdagelse, mener at det kan være snakk om en såkalt hyceansk verden – en exoplanet med et enormt hav av flytende vann, som kanskje dekker hele planeten, under en hydrogenrik atmosfære.

Selv om planetens omløpstid er bare 33 døgn, befinner den seg altså i den beboelige sonen. Dette skyldes at moderstjernen er en rød dverg som sender ut lite lys i forhold til Solen. Da befinner den beboelige sonen seg nærmere stjernen.

Moderstjernen er en rød dverg-stjerne med spektraltype M3V og befinner seg 124 lysår fra Jorden. Stjernen er altså langt mindre og kjøligere enn Solen og har temperatur 3645 K, radius 45 % av Solens, masse 0,5 solmasser og er ikke synlig uten kikkert (astronomisk lysstyrke 13,5).

Med dagens raskeste romskip ville vi brukt nesten 5 millioner år på å nå frem til K2-18 b. Et romskip som beveger seg med 40 000 km/t (unnslipningshastigheten fra Jorden) ville brukt 10 millioner år. Det foreligger planer om å bygge et interstellart romskip som i løpet av kanskje 100 år kan sende mennesker til et annet solsystem, men på grunn av de enorme reisetidene er det da kun snakk om å besøke et av de aller nærmeste planetsystemene, f.eks. rundt Proxima Centauri. Disse planetsystemene kan også bli undersøkt med knøttsmå, ubemannede sonder.

Passasjemetoden og hva den kan gi oss av informasjon

K2-18 b ble oppdaget ved den såkalte passasjemetoden der planeten sett fra Jorden passerer foran moderstjernen og skygger for litt av lyset fra denne. Samtidig vil litt av lyset fra moderstjernen passere gjennom planetens atmosfære og få en slags fingeravtrykk av stoffene i planetatmosfæren. Dermed kan vi her på Jorden benytte spektroskopi til å finne ut hva slags stoffer som finnes der. Det finnes flere såkalte biosignaturer – stoffer som regnes som bevis for livsformer. Større mengder oksygen kunne f.eks. tyde på fotosyntese, altså en form for planter.

I dette tilfellet er det snakk om andre stoffer og som kan være dannet av mikroorganismer i et hav.

Planet som passerer foran moderstjernen sin og skygger for litt av stjernelyset.
Illustrasjon: JPL/NASA

Liv «overalt»?

Endelige bevis for livsformer på K2-18 b vil være en av de største vitenskapelige oppdagelsene i menneskehetens historie og ha svært stor betydning for hvordan vi ser på muligheter for liv andre steder i Universet. Planeter av samme type som K2-18 b er svært vanlig i Melkeveien, det samme er røde dvergstjerner som den går i bane rundt. Forskerne estimerer at 80 % av de røde dvergstjernene kan ha planeter i beboelig sone. Dette gjelder blant annet vår nærmeste nabostjerne, Proxima Centauri. Finnes det liv på K2-18 b, kan vi derfor forvente at liv finnes mange steder i Universet!

MER INFORMASJON

Pressemelding fra Eurekalert

Astroevents.no: Merkeligste planetsystem vi kjenner – planet i polar bane rundt et par nesten-stjerner!

astroevents.no: Flere saker om exoplaneter

astroevents.no: Flere saker om liv i rommet

bbc.com: Scientists find 'strongest evidence yet' of life on distant planet

Wikipedia om K2-18 b

phys.org: Astronomers detect strongest sign yet of possible life on a planet beyond our own

astroevents.no: Nå får vi oppsiktsvekkende kunnskap om Melkeveiens mest vanlige planettype