Astronomer har funnet over 4000 bekreftede eksoplaneter, altså jordlignende planeter, og stadig føres flere til listen.

55 av dem regnes for å være potensielt beboelige, ifølge Habitable Exoplanets Catalog. Dette er steinplaneter som ligger i den beboelige sonen i et solsystem, også kalt «gullhårsonen».

Det er så langt begrenset kunnskap om den eventuelle atmosfæren som omslutter kandidatene. Sammensetningen av gasser i atmosfæren er kanskje vår beste mulighet til å oppdage tegn på liv på andre planeter.

Når det forsinkende James Webb-teleskopet sendes opp, får vi forhåpentligvis vite mer. Utskytningen er nå satt til 2021.

Men vi bør ikke bare se etter planeter med en kjemi som ligner vår egen, mener forskere bak en ny studie i tidsskriftet Nature Astronomy. Da kan vi gå glipp av mulig liv på hydrogen-dominerte kloder.

100 prosent hydrogen

I den nye studien viser forskerne at mikroorganismer kan klare seg fint i en annen type atmosfære enn den vi har på jorden.

De gjorde forsøk med E. coli-bakterier og gjær.

Forskerne plasserte mikrobene i beholdere med enten 100 prosent hydrogen i lufta, 100 prosent helium eller med 20 prosent karbondioksid og 80 prosent nitrogengass. En kontrollgruppe ble dyrket i vanlig luft.

Hverken E. coli eller gjær pleier å leve i hydrogenrike miljøer. Men de fulgte en normal vekstkurve i alle forsøkene, med rask vekst i begynnelsen, og en stabilisering.

Mikroorganismene som ble dyrket i vanlig luft vokste raskere og ble mer tallrike. Likevel var det ikke noe problem for gjæren og bakteriene å leve i en annen type luft.

Uten oksygen tilgjengelig, byttet de strategi for å skaffe seg energi.

Ville vise at det er mulig

Det er ikke så rart at mikroorganismene klarte seg. Gjær og E. coli kan leve med og uten oksygen, og hydrogen er ikke giftig for dem. Det finnes mange bakterier som lever uten oksygen. Noen kan faktisk også puste hydrogen. Andre trenger ikke sollys heller.

Astronom Sara Seager ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) ville vise at en atmosfære av 100 prosent hydrogen hverken skader eller dreper visse former for liv.

- Jeg tror ikke det har gått opp for astronomer at det kan være liv i et miljø av hydrogen, sier Seager i en pressemelding fra MIT.

Det finnes også en flercellulær organisme som lever i et oksygenfritt miljø. Oppdagelsen ble omtalt av BBC i 2017. Men organismen er svært enkel.

Det er uvisst om komplekst liv kan oppstå uten oksygen.

- Kompleksitet og organisering krever oksygen, fordi dette er mer effektivt for produksjon av energi, sa marinbiolog Roberto Danovaro ved Polytechnic University of Marche til BBC da.

Alternativ fotosyntese

Sara Seager og kolleger har tidligere også sett på muligheten for en alternativ fotosyntese på hydrogen-dominerte kloder. Studien fra 2014 er publisert i tidsskriftet Life.

Forskerne tok utgangspunkt i en tenkt klode med 70 prosent hydrogen, og metan som atmosfærisk karbon.

De kom fram til at organismer tilsvarende jord-planter trolig vil bruke metan, vann og sollys, og at restproduktet vil bli hydrogen istedenfor oksygen.

Kanskje finnes det også romvesener som puster hydrogen?

- Vi antyder at utviklingen av metanbasert fotosyntese er minst like sannsynlig som utviklingen av anoksygenisk fotosyntese på jorda, oppsummerte forskerne.

Flere typer bakterier på jorda bruker anoksygenisk fotosyntese. Det betyr at restproduktet er noe annet enn oksygen.

Forskerne skrev at metanbasert fotosyntese ikke nødvendigvis er uforenelig med utviklingen av komplekst liv.

Superjord med hydrogen som drivhusgass

Det er så langt ikke oppdaget noen steinplanet med hydrogenatmosfære. Gasskjemper som Jupiter er ikke egnet for liv.

For at en steinplanet skal ha sterk nok tyngdekraft til å holde på hydrogen, må det være en «superjord» med masse på to til ti ganger jorden. Hydrogenet kan enten ha kommet fra den samme gasskyen som planeten ble dannet i, eller fra reaksjoner mellom jern og vann på landoverflaten, skriver forskerne i den nye studien.

En superjord med hydrogenatmosfære kan være beboelig utenfor gullhårsonen. Drivhusgassene karbondioksid og vanndamp fryser ved lave temperaturer langt bort fra solen, men hydrogen forblir i gassform, ifølge en artikkel i New Scientist.

Hydrogen kan være en effektiv drivhusgass ved rette forhold, ifølge Sara Seager og kolleger. En hydrogen-dominert klode kan dermed støtte flytende vann lenger fra solen.

Planten ville hatt en 14 ganger mer utstrakt atmosfære enn jorden. Det vil derfor være lett å oppdage atmosfæren, mener forskerne bak den nye studien.

Annerledes

Sara Seager ser for seg at en hydrogenverden ville være annerledes enn vår egen, men ikke helt ugjenkjennelig.

- Vi ser for oss at hvis du borer ned i overflaten, så vil du sannsynligvis finne hydrogenrike mineraler heller enn det vi kaller oksiderte. Og hav, ettersom vi tror alt liv trenger væske av noe slag, og du ville trolig fremdeles sett en blå himmel, sier Seager.

- Vi har ikke tenkt på hele økosystemet, sier hun.

Koden i lyset

Når en planet passerer sin stjerne, kan forskere studere lyset som har gått gjennom planetens atmosfære.

Forskere kan da få vite mer om hva atmosfæren rundt en planet består av, og de kan se etter biosignaturer, tegn på liv. På jorda er slike biosignaturer oksygen og metan i atmosfæren. Det er gasser som produseres av det som lever her.

Metoden som brukes for å studere atmosfæren på en annen planet kalles spektroskopi.

I Den lille boka om universet skriver astrofysiker og vitenskapsformidler Maria Hammerstrøm at lyset har «en hemmelig kode».

Lyset treffer et teleskop og sendes gjennom et prisme. Da splittes det opp i farger eller bølgelengder. I regnbuen blir det tomrom som mangler lys. Strekene, eller spektrallinjene er karakteristiske for hvert grunnstoff. Slik kan forskere studere atmosfæren til planeter langt unna.

Gasser som kan avsløre liv

Forsøkene i den nye studien viser at E. coli-bakteriene produserte det forskerne betegner som et «forbløffende mangfold av dusinvis av forskjellige gasser» i hydrogen-miljøet.

Noen av dem er allerede foreslått som potensielle biosignaturgasser: lystgass, ammoniakk, metantiol, dimetylsulfid, karbonylsulfid og isopren.

- Det er et mangfold av beboelige verdener der ute, og vi har bekreftet at jordbasert liv kan overleve i hydrogenrike atmosfærer, sier Seager.

- Vi bør definitivt legge til den slags planeter i menyen når vi tenker på liv på andre verdener, og faktisk prøve å finne dem, mener hun.

Referanser:

S. Seager, J. Huang, J. J. Petkowski & M. Pajusalu: «Laboratory studies on the viability of life in H2-dominated exoplanet atmospheres», Nature Astronomy, 4. mai 2020.

William Bains, Sara Seager and Andras Zsom: «Photosynthesis in Hydrogen-Dominated Atmospheres», Life, november 2014.

David Rothery: «Hydrogen-breathing aliens? Study suggests new approach to finding extraterrestrial life», The Conversation, 4. mai 2020.

Les også

Hva skjer når en Harvard-professor foreslår at solsystemet vårt har blitt besøkt av en romsonde sendt av aliens?