Nu borde vi se liv

En dag kommer det – det slutliga beviset för att mänskligheten inte är ensam i världsalltet. Sensationen sprider sig som en blixt i nyhetssändningar över hela världen. Sociala medier exploderar. Religiösa ledare gör uttalanden. Lunchrummen surrar av diskussioner. Astronomer blir plötsligt kändisar över en natt.

Eller så kommer det inte, i varje fall inte under vår livstid, eller ens någonsin. Vi vet inte säkert. Vad som däremot är säkert är att frågan om huruvida vi är ensamma i universum alltid har fascinerat inte bara forskarvärlden utan även gemene man. Det är också uppenbart att forskarna och mänskligheten nu står närmare ett svar på frågan än någonsin tidigare.

Ensamhet är något som vi alla känner igen. Men hur skulle vi uppleva att verkligen vara ensamma i världsalltet? Som en känsla av isolering och meningslöshet? Eller kanske som att vara barn utan föräldrar? Eller kanske skulle det tvärtom vara något positivt, en unik chans för oss att erövra stjärnorna, galaxen, universum?

Från att först ha varit ren spekulation, ofta med religiösa utgångspunkter, har frågan om utomjordiskt liv efter hand blivit alltmer angripbar med naturvetenskapliga metoder.

Till att börja med behövde vi bättre förstå universums verkliga utsträckning, bortom vårt eget solsystem. De först uppmätta avstånden visade på ett enormt svalg: vårt närmaste stjärnsystem – Alfa Centauri – ligger drygt 250 000 gånger längre bort än vår egen sol. I början av 1900-talet gick det att fastslå nebulosornas sanna natur, de som dittills bara hade uppfattats som suddiga ljusfläckar i teleskopen. Medan en del av nebulosorna faktiskt var stora gasmoln, så var andra i själva verket gigantiska stjärnsystem, galaxer. Avståndet till den närmaste – Andromedagalaxen – är nästan 600 000 gånger längre än till Alfa Centauri.

Vår moderna bild beskriver ett universum som föddes för cirka 13,8 miljarder år sedan i big bang och som har expanderat sedan dess. Över hundra miljarder galaxer ryms i världsalltet, och en typisk galax, som Vintergatan, innehåller cirka 300 miljarder stjärnor. Alltså är antalet stjärnor i universum ofantligt stort. Många tar detta som argument för att livet på jorden inte kan vara unikt.

Det finns väsentligen tre sätt för forskarna att stöta på utomjordiskt liv. Det första är att leta på vår egen bakgård – någonstans i solsystemet. Planeten Mars är huvudalternativet, men under senare år har vi insett att liv också kan utvecklas på mer oväntade platser, som på några av månarna runt jätteplaneterna Jupiter och Saturnus.

Det andra sättet innebär att genom avancerade observationer hitta någon form av liv på en planet i bana runt en annan stjärna än solen – en exoplanet. Det tredje och mest spekulativa sättet vore att forskarna inom SETI-projekten (search for extraterrestrial intelligence), faktiskt får utdelning på sitt ihärdiga sökande efter en artificiell signal från stjärnorna.

Närmast till hands ligger alltså att hitta liv eller spår efter liv på Mars. När den amerikanska rymdsonden Mariner 4 skickade tillbaka de första närbilderna av Mars 1965 tog det slutligen död på myten om arga marsianer, som ständigt hotade att invadera jorden och som med avancerade kanaler kunde bevattna hela sin planet. Myten hade sitt ursprung i science fiction-författaren H.G. Wells roman Världarnas krig från 1898. Den skicklige regissören Orson Welles gjorde inte saken bättre när han tre decennier senare skrämde slag på många amerikaner genom sin realistiska radiodramatisering av Wells roman.

Bilderna från Mariner 4-sonden visade en död värld som var mer lik månen än jorden. En lång rad av rymdsonder har därefter skickats till Mars. Även om nästan två av tre av olika orsaker misslyckats, har de som lyckats gett en helt annan bild av Mars än den tidigare mytomspunna.

Det har visat sig att Mars inte alltid varit så månlik. Överallt på ytan syns spår efter stora mängder strömmande vätska, med all säkerhet vatten. Detta har också bekräftats av flera av de sonder som landat på Mars. Det finns alltså starka skäl att tro att planeten tidigt under solsystemets historia såg helt annorlunda ut än i dag, med hav, floder och kanske oceaner liknande jordens. Mars måste också ha haft mycket tätare atmosfär än dagens, vars låga tryck inte tillåter vatten i flytande form vid de aktuella temperaturerna.

Således var förhållandena på Mars för kanske 3–4 miljarder år sedan mycket mer livsbefrämjande än nu. Huruvida det var tillräckligt för att liv skulle uppstå och utvecklas är just vad den pågående kartläggningen försöker ta reda på. För närvarande pågår fem experiment vid Mars – tre sonder ligger i bana och två rör sig på ytan, bland dem NASA:s bilrobot Curiosity som håller på att undersöka Marsytan i detalj.

Även om astronomerna sedan mitten av 1900-talet letat efter planeter runt andra stjärnor lyckades de inte hitta någon vid en solliknande stjärna förrän 1995. Hur svårt är det egentligen? Krävs det verkligen högteknologisk utrustning? Kanske inte, åtminstone inte om man använder transitmetoden. Den bygger på omständigheten att när planeten passerar framför sin stjärna så förmörkar den något av stjärnans ljus. Till exempel kan en jätteplanet som Jupiter skymma en procent av solens ljus. Förutsättningen är att observatören befinner sig långt bort, men ändå någonstans i planetens banplan.

Att mäta den sortens ljusvariationer har varit möjligt sedan 1950-talet, när astronomin på allvar började använda ljuskänsliga detektorer. Då mättes stjärnornas ljus en och en. På 1980-talet kom de första digitalkamerorna (CCD) som möjliggjorde panorama-observationer – tusentals stjärnor kunde observeras samtidigt. Men enprocentig noggrannhet är trots allt ganska svårt med markbaserade observationer. Dessutom kräver upptäckter med transitmetoden att många stjärnor undersöks under lång tid och på den tiden fanns det inte mycket datorkraft och intelligenta algoritmer som kunde automatisera sökandet.

När den historiska upptäckten av den första exoplaneten till slut gjordes 1995, var det med en annan metod. Den utnyttjade att moderstjärnan rör sig i synlinjens riktning när den påverkas av tyngdkraften från sin planet. Rörelsen kan observeras genom ett inom fysiken välkänt fenomen, den så kallade dopplereffekten, som innebär att ljus från ett objekt som rör sig mot observatören blir blåare, medan rörelsen bort ger rödare ljus. Förskjutningen går att bestämma noggrant med mätningar av stjärnans ljus i olika våglängder, och den ger ett direkt mått på stjärnans hastighet i synlinjen.

Med snillrika metoder, stora teleskop och avancerade instrument mäter astronomerna massor av våglängder samtidigt, och kan nå den nödvändiga höga noggrannheten på cirka en meter i sekunden. Denna metod kallas för radialhastighetsmetoden. Den kräver dock mycket ljus och lämpar sig sämre för ljussvaga stjärnor.

Ljusvariationer hos moderstjärnan kan också uppstå genom så kallad linsningseffekt. Effekten förklaras med Einsteins allmänna relativitetsteori som beskriver hur gravitationen kröker rumtiden. Teorin bevisades under solförmörkelsen 1919, då solens gravitation visade sig böja av ljusstrålar från stjärnorna bortom solen.

Fenomenet har sedermera observerats flera gånger då en jättegalax eller en galaxhop skapat krökningseffekten. Till och med om två stjärnor ligger i linje med varandra kan mycket små, men mätbara, effekter uppstå. Sådan mikrolinsning innebär att en förgrundsstjärna, tillsammans med en eventuell planet, svagt kröker rymden och därmed påverkar ljuset från den bakomliggande stjärnan. Den exakta upplinjeringen som krävs är sällsynt, men genom att noggrant och under lång tid studera mycket stjärntäta områden har ett antal mikrolinsningseffekter kunnat observeras.

Alla tre metoder har sina för- och nackdelar. Radialhastighetsmetoden fungerar bäst för ljusstarka objekt, medan transitmetoden kan användas för stjärnor på längre avstånd. Båda metoderna kräver tid, så att effekter av planeten i bana kring stjärnan kan följas upprepade gånger. Och bägge lämpar sig bäst för att hitta tunga och stora planeter som ligger nära sin moderstjärna. Detta syns också tydligt i statistiken, som har en kraftig övervikt av stora exoplaneter.

Linsningsmetoden har fördelen att upptäckten av en planet kan fastslås på en gång; man behöver inte invänta några omloppstider. Dessutom är metoden faktiskt så känslig att planeter med jordmassa skulle kunna hittas, och dessutom på lagom avstånd från moderstjärnan. Å andra sidan är varje sådan upptäckt en engångshändelse, och planeten med sin stjärna ligger oftast så långt bort att den inte kan följas upp med andra observationer.

Drygt 1 000 exoplaneter är redan kända – och nya påträffas i stort sett varje vecka. Det visade sig snabbt att planetsystem kan se helt annorlunda ut än vårt eget solsystem, och mycket märkliga världar har upptäckts.

En helt ny klass av jätteplaneter har uppdagats, delvis beroende på att mätmetoderna favoriserade dem. Jätteplaneterna visar sig ligga mycket nära sina moderstjärnor, med omloppstider på bara några få dagar eller till och med några timmar, att jämföra med de 88 dygn som solsystemets innersta planet, Merkurius, behöver för ett helt varv. Dessa nya planeter är storleksmässigt alltså ganska lika Jupiter och Saturnus, men mycket heta i stället för mycket kalla, och kallas hot Jupiters.

En annan ny kategori, som saknar motsvarighet i vårt solsystem, är vattenplaneterna. De anses ha heltäckande oceaner som kan vara hundratals eller tusentals kilometer djupa. Uranus och Neptunus i vårt solsystem skulle möjligen kunna omvandlas till vattenplaneter när solen i en avlägsen framtid sväller upp till en röd jätte. Iskallast är nomadplaneterna. De har upptäckts i den interstellära rymden med mikrolinsningsmetoden och hör inte till någon stjärna alls.

Hur står det då till med jordliknande planeter? Finns det några som befinner sig på lagom avstånd från sin moderstjärna, i den beboeliga zonen, där temperaturen tillåter vatten att vara flytande? I statistiken över exoplaneterna ger vårt solsystem intryck av att vara ganska otypiskt. Säkerligen är det, som sagt, en urvalseffekt.

Men bland de hittills upptäckta exoplaneterna är det trots allt tydligt att mindre planeter är vanligare än större. Samtidigt måste mätmetoder för att hitta planeter med jordens massa och storlek tänjas till bristningsgränsen. Det innebär att dessa mätningar blir väldigt osäkra och ofullständiga. Statistiken i september 2013 visar en handfull planeter i jordstorlek eller mindre. Alla dessa har observerats med Keplersatelliten, men ingen av dem ligger i den beboeliga zonen. Dock har några större stenplaneter (superjordar) hittats i denna zon.

Å andra sidan finns det några som ligger i denna zon, men de är att betrakta som superjordar, med avsevärt större massa än jordens. Ett intressant exempel är stjärnan Gliese 667C, som tillsammans med Gliese 667A och B ingår i ett trippelstjärnsystem. Runt denna stjärna tror astronomerna sig nu ha hittat upp till sju planeter, varav minst fem anses säkra. Av dessa ligger tre i moderstjärnans beboeliga zon. Men moderstjärnan är en ljussvag så kallad röd dvärg, och den lämpliga zonen ligger därför så nära stjärnan att planeterna blir mer utsatta för eventuella förändringar i stjärnan. Vi bör också hålla i minnet att slutsatserna är osäkra, trots att det är förbluffande mycket information som kan utvinnas ur det i allmänhet svaga ljuset som astronomerna har att arbeta med.

Efter genombrottet 1995 har forskningen om exoplaneter utvecklats mycket snabbt. Inte bara har den blivit ett av de viktigaste forskningsområdena inom astronomin, den har också lett till att en helt ny vetenskapsgren har bildats – astrobiologin – där astronomer, geovetare, mikrobiologer och andra forskare samverkar. Syftet är att förstå livets uppkomst och utveckling, både på jorden och ute i rymden. Fast någon planet som helt liknar jorden har ännu inte upptäckts.

Finns det då någon därute att kommunicera med? Vi vet nu att planeter finns och är vanliga och att det är bara en tidsfråga innan ännu mer jordliknande planeter upptäcks. Ändå finns ännu inget realistiskt svar på om det finns främmande intelligens i världsalltet.

Den amerikanske astronomen Frank Drakes har skrivit en formel som är ett försök att beräkna hur många teknologiskt utvecklade civilisationer som samtidigt finns i vår galax, Vintergatan. Även om hans formel är omdiskuterad så sammanfattar den på ett elegant sätt några av de viktigaste faktorer som vi behöver känna till för att på allvar kunna diskutera existensen av andra civilisationer.

Om N är antalet samtidigt existerande civilisationer, så kan det uppskattas som en produkt av flera omständigheter: N = R* · f_p · n_e · f_l · f_i · f_c · L, där R* är antalet stjärnor som bildas i Vintergatan per år; f_p är andelen stjärnor som har planeter; n_e är antalet beboeliga planeter per stjärna med planeter; f_l är andelen beboeliga planeter som utvecklar liv; f_i är andelen av ovanstående som utvecklar intelligent liv; f_c är andelen av ovanstående som utvecklar en teknologisk civilisation som kan kommunicera och L är livslängden för en teknologisk civilisation.

De tre sista faktorerna som gäller intelligent liv är de mest osäkra, och det finns såväl invändningar mot formeln som utvidgningar av den. Begreppet beboelig zon har fått en ny innebörd i och med att det verkar troligt att livsvänliga miljöer kan bygga på andra energikällor än en stjärnas (som Jupiters måne Europa, som påverkas av tidvatten från Jupiter). En civilisation kan även tänkas uppkomma flera gånger på samma planet. Detta hänger naturligtvis samman med livslängden hos en civilisation, men också med en planets livslängd. På jorden utvecklades högre liv för närmare en miljard år sedan, och de förhållandena torde råda på vår planet i ytterligare ett par miljarder år.

Formeln tar heller inte hänsyn till möjligheten att civilisationer kan tänkas expandera till nya planetsystem. Dessutom menar en del kritiker att det saknas en faktor som tar hänsyn till en civilisations vilja till att verkligen kommunicera – att aktivt göra försök att kontakta andra civilisationer.

Av alla faktorerna i formeln påverkas resultatet mest av livslängden hos en civilisation, vilket vi vet minst om. Det är inte självklart att civilisationer existerar i samma tidsepok och därmed över huvud taget kan kommunicera med varandra.

Med tämligen optimistiska uppskattningar kan man från Drakes formel få fram ett värde på 10 000 civilisationer, medan pessimisterna med samma formel kan få fram värdet 1. Men även i det optimistiska fallet blir medelavståndet mellan två civilisationer närmare 1 000 ljusår.

Våra egna försök till utomjordisk kommunikation har hittills varit blygsamma. Praktiskt taget alla meddelanden som vi hittills skickat ut har antingen varit slumpmässiga eller rent symboliska. Av de rymdfarkoster som just nu är på väg ut ur solsystemet har man fortfarande kontakt med Voyager 1 och 2. De skickades ut 1977 för att studera de yttre delarna av vårt solsystem, och är försedda med en guldpläterad grammofonskiva med information avsedd att representera mänskligheten. Meddelandet, som komponerades av astronomen Carl Sagan, innehåller bilder och ljud, musik och meddelanden från många olika kulturer på jorden och på många olika språk. Bland de ur svensk synpunkt mest gripande bidragen finns den dåvarande svenske FN-ambassadören Anders Thunborgs uppläsning av Harry Martinsons dikt Besök på observatorium.

Voyagerfarkosterna rör sig med en hastighet relativt solen av cirka 17 kilometer i sekunden. Det betyder att de tar närmare 18 000 år på sig för att färdas ett enda ljusår. Trots de enorma tidsperspektiven finns det inga starka skäl att tro att farkosterna inte kommer att överleva i den interstellära tomrymden mycket långt in i framtiden, och kanske någon gång fångas in av en annan stjärna. Fast sannolikheten för att denna kosmiska flaskpost någonsin läses av en annan intelligent varelse får anses som mycket låg.

Andra meddelanden från jorden rör sig med ljusets hastighet. Vid flera tillfällen har det skickats riktade radiomeddelanden mot stjärnhimlen. Det mest berömda sändes ut den 16 november 1974, då man återinvigde det jättelika radioteleskopet vid Arecibo i Puerto Rico. Under tre minuter skickades ett meddelande bestående av 1 679 binära siffror mot den mycket täta stjärnhopen M13. Rätt tolkat ska grundläggande fakta om jorden och livet här framstå ur en enkel bild på 23×73 pixlar. Den intensiva och välfokuserade radiostrålen har hittills färdats 40 av de 25 000 ljusåren till stjärnhopen.

I ett antal mer eller mindre seriösa efterföljare har radiomeddelanden riktats även mot betydligt mer närbelägna objekt, inte minst mot stjärnor som vi nu vet har planeter. Det första meddelandet som når fram är Message from the earth, med 501 texter och bilder. I mars 2029 beräknas det ha nått sitt mål, stjärnan Gliese 581 och dess fyra hittills kända planeter.

Frågan om huruvida det är lämpligt för att på detta sätt ge sig till känna har diskuteras livligt. Det finns många, bland dem fysikern Stephen Hawking, som varnar för riskerna. Han menar att vi kan råka illa ut om vi stöter på en illasinnad civilisation. Det är onekligen mycket svårt att förutse hur en annorlunda och troligen avsevärt mer avancerad civilisation skulle reagera på intelligenta signaler från jorden. Andra menar att jorden redan har avslöjat sig genom läckande strålning från alla tv- och radiosändningar som pågått de senaste 90 åren. Denna strålning har alltså nått ut inom en sfär med 90 ljusårs radie, som rymmer cirka 500 solliknande stjärnor och flera tusen ljussvagare stjärnor. Samtidigt är strålningen till stora delar så svag att den knappast kan uppfattas bortom solsystemet, ens med mycket sofistikerade mottagare.

År 1960 gjorde Frank Drake det första blygsamma försöket att leta efter intelligenta radiosignaler från rymden. Detta blev inledningen till SETI, som sedan dess har omfattat många forskare och radioobservatorier. Drygt femtio år senare är sökandet dock fortfarande resultatlöst.

Visserligen har det funnits enstaka signaler omöjliga att förklara med jordiska störningskällor, men upprepade meddelanden med information saknas helt. Naturligtvis spekuleras mycket om orsaken. Kanske finns det inga eller mycket få civilisationer i vår galax – kanske kommunicerar de på ett annat sätt än vi förväntar oss.

Trots att informationsflödet på jorden har ökat enormt de senaste decennierna ökar knappast den radiosignatur som utåt skulle kunna avslöja oss – den mesta informationen rör sig numera i kablar av olika slag. Kanske bör forskarna i första hand hoppas på att någon supercivilisation verkligen vill ge sig till känna och sända signaler med till exempel kraftiga fyrar, lätta att uppfatta för enklare civilisationer. Eller så skulle vi möjligen av en slump kunna hamna i en pågående interstellär kommunikation som skulle kunna avlyssnas.

SETI har dock utvecklats sedan starten. SETI-institutet i Kalifornien har byggt ett specialteleskop för ändamålet, bestående av 42 samverkande sexmetersparaboler. Forskare avlyssnar miljontals radiokanaler samtidigt, och data analyseras noggrant, även med hjälp av allmänhetens datorer.

Numera letar forskarna också efter optiska signaler. Ett ganska annorlunda sätt att söka handlar om att leta efter spåren av en supercivilisation. Tanken är att en sådan behöver enorma mängder energi. Då kan all stjärnenergi utnyttjas genom att helt omsluta sin stjärna i en så kallad Dysonsfär, som utifrån skulle lysa i infrarött. Om någon sådan civilisation har utvecklats kan man föreställa sig att denna supercivilisation skulle kunna tillvarata ljuset från hela sin galax. I stället för att leta lokalt i vår egen Vintergata skulle det kunna löna sig att titta på många andra galaxer. En svensk forskargrupp, ledd av Erik Zackrisson vid Stockholms universitet, har faktiskt gjort sådana försök att bland många galaxer hitta spår av supercivilisationer, dock ännu utan några definitiva resultat.

Eftersom det troligen är mycket vanligt med jordliknande planeter i Vintergatan, borde då inte en eller flera civilisationer redan ha utvecklats till att dominera hela galaxen? Var finns de i så fall?

Pessimister kallar sig ofta för realister. Och svaret, menar de, är helt enkelt att de inte finns. Någon faktor i Drakes formel måste vara mycket nära noll, vilket gör den till ett effektivt filter för att någon supercivilisation tar över galaxen. Men det finns också gott om optimister. Som den amerikanska astronomen Jill Tarter, som ägnat hela sitt forskarliv åt att leta efter signaler från utomjordiska civilisationer. Hon påpekar att även om vi kanske aldrig kommer i kontakt med utomjordingar, så skulle en enda intelligent signal innebära att vi inte är ensamma. Och hoppet om att vi själva skulle kunna bli en gammal civilisation skulle växa … 

Om forskaren: Peter Linde

Docent i astronomi vid Lunds universitet, ordförande i Astronomiska sällskapet Tycho Brahe och författare till boken Jakten på liv i universum (2013).