Meteoritnedslag kan avslöja livsvillkoren på exoplanet

För 66 miljoner år sedan slog en meteorit ned på jorden, som orsakade att dinosaurierna dog. Den beräknas ha varit omkring tio kilometer i diameter. Vid nedslaget kastades stora mängder stoft och sten ut i rymden. En del var i form av smälta droppar som kondenserade, annat var grus som kastades ut i ganska oförändrad form. Fragmenten spreds ut kring solen i ett glest moln.

En liknande händelse på en exoplanet, en planet som kretsar kring en annan stjärna än solen, skulle kunna hjälpa oss här på jorden att förstå mer om hur den planeten är uppbyggd – och att förstå om den har förutsättningar för liv. Det är tanken bakom ett förslag från en forskargrupp, där bland andra Anna Neubeck (läs mer om hennes arbete här) och astronomen Alexis Brandeker vid Stockholms universitet ingår. Astronomiska mätningar här på jorden skulle kunna upptäcka dammet som kastas ut av meteoritnedslag på en främmande planet.

– Det blir effektivare ju mindre planeten är, säger Alexis Brandeker.

Jordliknande planeter är små och svåra att urskilja bredvid sin moderstjärna. Stoftet som kastas ut efter en kollision ger en större yta som blir lättare att urskilja. Från en mindre planet kommer mer material att kastas ut än från en stor planet med stark gravitation.

Forskarnas beräkningar ledde till slutsatsen att eventuellt biologiskt material i det utkastade stoftet skulle vara i stort sett omöjligt att upptäcka. Däremot kan det vara möjligt att identifiera mineral som kunde avslöja något om ytans uppbyggnad, och ge indirekta tecken på om det finns flytande vatten – men för det behövs nya teleskop med känslighet för infraröda våglängder. Teleskopet JWST som beräknas skickas upp i slutet av 2021 kan se de våglängder som behövs för att känna igen i alla fall vissa mineral.

Sökandet efter liv kring exoplaneter brottas alltså inte bara med svårtolkade biosignaturer, utan också med teknikens begränsningar.

– Med dagens instrument skulle vi kunna upptäcka signaler från en högteknologisk civilisation. Det vi inte kan göra än är att ta ett spektrum av atmosfären på en jordliknande planet, säger Alexis Brandeker.

Ett spektrum, där ljuset delas upp i regnbågens färger, kan avslöja mycket. Varje grundämne och molekyl kan sända ut och absorbera ljus i vissa specifika färger. Det blir ett fingeravtryck som kan avslöja vilket ämne det är fråga om.

Hittills har det gjorts några studier där forskare lyckats att urskilja ämnen i atmosfärer på gigantiska och heta exoplaneter, till exempel WASP-76b där det kanske regnar droppar av järn. Tricket är att se vilka färger i stjärnans spektrum som absorberas när ljuset passerar genom planetens atmosfär, när planeten passerar framför sin stjärna. Det kallas för transmissionsspektrum. Det idealiska vore att kunna se emission direkt från en planets atmosfär.

– Problemet är då att få tillräcklig kontrast, och att kunna urskilja planeten bredvid sin mycket ljusstarkare stjärna, säger Alexis Brandeker.

Extra svårt är det för små, jordliknande planeter. Det allra bästa vore att ha ett rymdteleskop som är specifikt konstruerat för just detta problem. Den europeiska rymdstyrelsen Esa gjorde en förstudie för ett sådant rymdteleskop under arbetsnamnet Darwin, men det projektet är nedlagt sedan mer än tio år. Det finns ett nytt internationellt projekt under namnet Life, men det har långt kvar till att bli verklighet. Det betyder att forskare än så länge får hålla till godo med vad de kan få ut från mindre specialiserade instrument. Det kan fortfarande ge något, eftersom tekniker för att ta högupplösta spektra håller på att utvecklas.

När man väl lyckas analysera atmosfären på en jordliknande exoplanet återstår också problemet att förstå vad som kan vara pålitliga biosignaturer. Här på jorden har vi en syrerik atmosfär som är skapad av livet genom fotosyntesen – men inte ens en stor mängd syre i atmosfären är ett vattentätt bevis på att där finns liv. Syrgas skulle till exempel kunna vara resultatet av att vatten avdunstar och att stjärnans ljus slår sönder molekylerna i syre och väte, varefter det lätta vätet försvinner ut i rymden och lämnar syret kvar.

Vi är alltså tillbaka i resonemanget om att det behövs flera olika biosignaturer för att dra några slutsatser. Det är då analyser av stoft från meteoritnedslag kan komma väl till pass. Dessutom kan det avslöja sådant som annars inte vore uppenbart, påpekar Alexis Brandeker.

– Det är inte säkert att livet finns på ytan av en planet. Titta på hur det ser ut på planeter och månar i vårt solsystem – det finns många fler ställen under marken som är lagom varma.