Här är chansen störst att hitta liv

Det kan mycket väl finnas liv i universum som inte behöver flytande vatten. Men i sökandet efter utomjordiskt liv har astronomerna ändå börjat med att leta efter planeter där det kan finnas vatten. Det cykelslangsformade område runt en stjärna där temperaturen möjliggör detta kallas livszonen. Längre in närmare stjärnan, som på Merkurius i vårt solsystem, förångas allt vatten och längre ut, som på Pluto, fryser vatt net i stället till is.

Varför just vatten? Förutom att vi människor till mer än hälften består av vatten, har detta ämne en rad positiva egenskaper som är svåra att hitta hos någon annan vätska. Exempelvis är vatten flytande i ett stort temperaturintervall, det har mycket god förmåga att transportera näringsämnen och det är lätt att vid behov svalka kroppen genom att förånga små mängder vatten från huden. Vatten består dessutom av väte och syre, två vanliga grundämnen i universum.

Men en hel del stjärnor existerar under så kort tid – några miljoner år, en tusendel av vår sols livslängd – att liv inte hinner utvecklas på en planet där, även om den skulle ligga i livszonen. Ju större och massivare stjärna, desto kortare livstid. Dessutom är de massiva stjärnorna extremt ljusstarka och strålar ut stora mängder ultraviolett ljus, som slår sönder mer komplicerade molekyler.

Små stjärnor lever å andra sidan oerhört länge. De kan existera i nära 70 miljarder år, vilket är fem gånger längre än universums nuvarande ålder! Livszonen runt en liten stjärna är dock mycket smal, och det minskar chanserna för att en planet ska råka hamna där. Planeten får också så kallad bunden rotation (som månen) vilket innebär att den alltid vänder samma sida mot stjärnan. Då blir det en kall och en varm sida.

Både planeter och månar kan dock ha flytande vatten även om de ligger utanför livszonen. Vatten kan finnas under planetens yta, och en måne som ligger nära en stor planet kan värmas upp av tidvattnets kraft.

Galaktiska livszonen

Var i vår galax, med dess hundratals miljarder stjärnor, bör vi då börja leta efter liv? På senare år har vi inom forskarvärlden kommit underfund med att förutsättningarna för liv skiljer sig åt mellan olika ställen i Vintergatan. Man skulle rentav kunna tala om en galaktisk livszon.

Denna zon har två avgörande egenskaper: stjärnorna där har lagom halt av tyngre grundämnen, och de gör få passager genom Vintergatans spiralarmar.

Det första betyder att stjärnan bör vara medelålders. Vår egen sol är en sådan, knappt 5 miljarder år gammal. Äldre stjärnor, alltså sådana som bildades tidigt i universums historia, består enbart av väte och helium eller har mycket låga halter av järn, kisel, kol, syre och andra tyngre grundämnen. Runt en sådan stjärna är det osannolikt att jordliknande planeter kan bildas, och dessutom finns det inte tillräckligt av de beståndsdelar som livet är uppbyggt av.

Å andra sidan har nybildade stjärnor i områden där många stjärnor tidigare exploderat så hög halt av de tyngre ämnena att de planeter som bildas där blir stora och varma, Jupiterliknande gasbollar.

Det andra kännetecknet handlar om hur stjärnorna rör sig inne i Vintergatan. I stora delar av en galax har alla stjärnor ungefär samma hastighet, och i en vanlig spiralgalax rör sig de flesta av dem i nästan cirkelrunda banor runt galaxens centrum. Det får till följd att en stjärna som ligger nära centrum rör sig ett varv runt i galaxen på kortare tid än stjärnor längre ut, eftersom sträckan är kortare. Det är som vid en löpartävling på en idrottsplats – om alla springer med samma hastighet går ett varv snabbast för den som har innerbanan.

Även spiralarmarna snurrar

Men det är inte bara de individuella stjärnorna som rör sig runt galaxens centrum, själva spiralmönstret roterar också. Det rör sig relativt långsamt, och i en viss region drygt halvvägs ut på armarna kommer de individuella stjärnorna att ha nästan samma hastighet som spiralmönstret. Om en stjärna då ligger i det relativa tomrummet mellan spiralarmarna kommer den nästan aldrig att passera genom någon arm.

Stjärnor längre in mot mitten av galaxen hinner ofta i kapp spiralarmarna och gör därför många passager genom dem. Stjärnor långt ut blir å sin sida ofta upphunna av spiralarmsmönstret och får också uppleva många passager genom armarna.

Att spiralarmspassager är dåliga för liv har att göra med att både supernovaexplosioner och kraftig UV-strålning är vanligare där. Bakgrunden är att en majoritet av alla nya stjärnor som bildas föds just i spiralarmarna. Bland dessa nya stjärnor finns det blå och extremt heta stjärnor som existerar i endast någon miljon år innan de exploderar som supernovor. De har då ännu inte hunnit lämna sin spiralarm. Vid supernovaexplosionerna skapas stora mängder strålning som är direkt skadlig för liv. Om solen skulle vara i närheten av en sådan explosion är det möjligt att i stort sett allt liv på jordytan skulle dö ut. Dessutom sänder de blå stjärnorna ut mycket ultraviolett strålning som också är farlig för oss. Det finns undersökningar som knyter historiska klimatförändringar och massutdöenden av arter här på jorden till sannolika spiralarmspassager, men tyvärr vet vi inte ännu tillräckligt om Vintergatans spiralarmar och deras rörelser. Vi astronomer tror dock att solen finns i en sådan region av galaxen att passager genom en spiralarm inte sker särskilt ofta.

Inte bara livszonen runt en stjärna är formad som en cykelslang, utan det gäller också vår galaktiska livszon, åtminstone i princip. Det verkar som om vårt solsystem finns gott och väl inne i denna zon.

Inte en vanlig spiralgalax

Till för bara tjugo år sedan trodde vi att Vintergatan är en vanlig spiralgalax, alltså att spiralarmarna möts i centrum. Men nu börjar vi få mer och mer bevis för att det finns en stav där, och år 2005 visade mätningar från rymdteleskopet Spitzer att Vintergatans stav är större än vi tidigare har trott.

En stav är uppbyggd av stjärnor som rör sig i speciella mönster, och dessutom innehåller den gas och stoft. Staven påverkar galaxens gravitationsfält, och inte ens långt utanför staven rör sig stjärnorna i de vanliga cirkelbanorna utan följer mer komplicerade och ofta vackra banor. Stjärnorna utanför staven kan också vinna energi från eller förlora energi till staven. Om en stjärna tar åt sig mycket energi kommer dess bana att bli större och större, och det kan till och med hända att hastigheten blir så stor att stjärnan lämnar galaxen!

Sammantaget innebär detta att den galaktiska livszonen i Vintergatan är svårare att definiera än vi tidigare trott. Livsbärande stjärnor kan finnas på många ställen i galaxen, och en del kan till och med vara utkastade ur stjärnsystemet. Cykelslangen är alltså ganska deformerad, och vi vet inte riktigt hur.

Darwin ska söka efter liv

Det görs stora satsningar både av den europeiska rymdorganisationen Esa och av amerikanska Nasa. Inom Esa planeras för det stora rymdteleskopet Darwin, som ska söka efter jordliknande exoplaneter runt cirka tusen olika stjärnor. Bland annat kommer Darwin att leta efter syre i planeternas atmosfär. Anledningen till att vi har så mycket syre i jordens atmosfär är att det finns liv på jorden. Det är för närvarande oklart när Darwin skjuts upp. Ett samgående med Nasas Terrestrial Planet Finder diskuteras.

Finns det då liv på andra platser än jorden? Det finns bara två svar: ja eller nej, och båda svaren är oerhört intressanta. Kanske lever vi i en tid då vi kommer att få reda på vilket av svaren som är det rätta, åtminstone om svaret är ja!