Jag har sagt många gånger tidigare att jorden är den bästa planeten i universum. Oavsett vart vi går, kommer vi aldrig att hitta en planet som är ett bättre hem för jordens liv än jorden. Naturligtvis beror det på att vi och allt annat jordliv har utvecklats i denna miljö. Evolutionen anpassade oss till den här planeten, och det är osannolikt att vi någonsin skulle kunna hitta en annan planet som är så bra för oss.
Men är det den bästa planeten? Finns det platser i universum som kan ha förutsättningar för mer mångfald i livet?
Det faktum att vi överhuvudtaget har liv på jorden är ganska fantastiskt. Vi är belägna i den beboeliga zonen av en huvudsekvensstjärna som inte producerar för många mördande solflammor.
Vi har en tjock atmosfär fylld med syre och kväve som vi kan andas. Planeten är tillräckligt stor för att den fortfarande är smält i sin kärna, med en roterande järnkula som upprätthåller ett planetariskt magnetfält. Detta i kombination med en tjock atmosfär skyddar planetens yta från kosmiska strålar, den värsta ultravioletta strålningen från solen och dödliga solstormar.
MIT-forskare säger att Great Oxygenation Event (GOE), en period som forskare tror markerade början på syres permanenta närvaro i atmosfären, började så tidigt som för 2,33 miljarder år sedan. Kredit: MIT
Vi har plattektonik som ständigt återvinner material på planetens yta, tar upp färska kemikalier från dess inre.
Vi har en relativt stor måne, som förmodligen håller vår planet mer stabil i sin axiella lutning, med tidvatten som hjälpte tidiga livsformer att övergå från haven till landet. Men inte för stor måne.
Vi har enorma hav som hjälper till att reglera planetens klimat, flyttar varma vatten till kallare regioner, för att göra dem mer mångfaldiga och beboeliga.
NASA visualisering av havsströmmar. Kredit: NASA/SVS
Listan fortsätter, och jag är säker på att det finns faktorer som vi inte ens har upptäckt ännu.
Och när det kommer till jorden har livet blomstrat, hittat sin väg in i alla möjliga ekologiska nischar, anpassat sig genom evolutionen för att hantera bitter kyla, intensiv värme, det intensiva trycket på botten av haven, till och med städer, som lever precis bredvid människor varelser.
Men kan jorden vara bättre? Kan det finnas planeter som är super beboeliga?
Jordliknande planeter. Bildkredit: JPL
Om det är en sak som astronomin har lärt oss så är det att vi inte är speciella. Vi är inte mitten av solsystemet. Det här är ingen speciell plats eller tid i universum. Och det betyder förmodligen att jorden inte är den bästa platsen för liv. Det är den bästa platsen för människor, men inte för livet.
Enligt en tidning 2013 , Penn State astrobiolog Ravi Kumar Kopparapu och andra beräknade var kanterna på en stjärnas beboeliga zon verkligen skulle vara, baserat på moderna klimatdata. De beräknade att en beboelig zon runt en sollik stjärna borde vara mellan 0,99 och 1,7 gånger avståndet från jorden till solen.
Vilket betyder att jorden faktiskt ligger precis vid den inre kanten av solens beboeliga zon. Precis, knappt. Om det var närmare solen skulle vi uppleva en skenande växthuseffekt, som Venus.
Konstnärs illustration av den beboeliga zonen runt olika typer av stjärnor. Kredit: NASA
Du vill förmodligen vara närmare mitten av den beboeliga zonen, där orbitala variationer inte kommer att pressa din planet till extremer.
Jorden är relativt ung. Med tanke på det faktum att planeten bara har funnits i 4,5 miljarder år nu och bara räknat ut flercelligt liv under de senaste hundra miljoner åren.
Solen värms upp, och eftersom vi är så nära har vi faktiskt bara några hundra miljoner år på oss, högst en miljard år innan temperaturen stiger och haven avdunstar. Men tänk om livet kunde ha fått flera miljarder år av evolution för att utarbeta nya, mer olika former av liv?
Du tror att ett näbbdjur är ovanligt, föreställ dig bara vad du skulle få med ytterligare 2 miljarder år av evolution. Eller 20 miljarder.
I en 2016 tidning kallad Superhabitable Worlds , Rene Heller och John Armstrong går igenom de förhållanden som kan göra den mest beboeliga möjliga planeten. Det här är en mycket läsbar tidning, med massor av coola idéer. Om du är en science fiction-författare som letar efter några världsbyggande idéer, kolla definitivt in det. Jag lägger in en länk i programanteckningarna.
Planeter hittade kretsande stjärnor av G-, K- och M-typ av Kepler-teleskopet. Kredit: NASA/JPL
De föreslår att stjärnor med mindre massa än solen, klassificerade som K-stjärnor, förmodligen är de bästa kandidaterna för mångfald eftersom de är långlivade och relativt stabila. En stjärna av K-typ kommer att ha en livstid på 20-70 miljarder år utan dessa irriterande röda dvärg-megaflarar.
Du skulle vilja ha andra planeter i stjärnsystemet, som kan omdirigera asteroider och kometer med deras gravitation för att leverera vatten och andra kemikalier som behövs för liv. Tack för det, Jupiter.
Och helst vill du ha flera beboeliga planeter i samma system, kapabla att skicka liv fram och tillbaka. En process som kallas panspermi.
Konstnärs illustration av jorden, kort efter dess bildande. Kredit: NASA
Gör din beboeliga planet till en gasjättes måne för att få kraftfulla tidvattenkrafter som skulle få nytt vulkaniskt material att bryta ut till ytan.
Ännu bättre, ha en binär planet, där två världar kretsar runt varandra, levererar tidvattenkrafter och utbyter livsformer fram och tillbaka.
Och vi har precis börjat!
Gör planeten större och du får mer yta för vatten att cirkulera temperaturer (mer om det på en sekund), men också mer yta för livsformer för att utnyttja olika nischer.
Så vi pratar om en större, mer massiv planet. När du väl har fått ungefär två gånger jordens massa börjar plattektoniken att stängas av, så försök hålla dig under den mängden.
Du vill också ha en värld som är tillräckligt stor och tillräckligt varm i sitt inre för rörelse av järnlegeringar i dess kärna för att upprätthålla en planetomfattande magnetosfär.
Magnetfältet och elektriska strömmar i och runt jorden genererar komplexa krafter som har en omätbar inverkan på vardagen. Fältet kan ses som en enorm bubbla som skyddar oss från kosmisk strålning och laddade partiklar som bombarderar jorden i solvindar. Den är formad av vindar av partiklar som blåser från solen som kallas solvinden, anledningen till att den har plattats ut på 'solsidan' och svepas ut i en lång svans på motsatta sidan av jorden. Kredit: ESA/ATG medialab
Du är förmodligen orolig för ytgravitationen, men en planet med dubbelt så stor massa som jorden behöver bara vara cirka 40 % större för att ha ungefär samma ytgravitation.
Vid en nyligen genomförd konferens i Barcelona, Dr. Stephanie Olson från University of Chicago presenterade det arbete de hade gjort i sökningen för de miljöer som bäst skulle stödja liv på exoplaneter.
De använde ett verktyg från NASA som heter ROCKE-3D generell cirkulationsmodell . Detta är ett riktigt fantastiskt verktyg som är fritt tillgängligt för allmänheten. Du kan gå till webbplatsen och sedan se hur förhållandena skulle se ut i olika världar, från antika Venus till planeter som kretsar kring Proxima Centauri.
Du kan simulera deras lufttemperaturer, nederbörd, markkoncentrationer och mer.
Låt mig visa några exempel. Här är den förindustriella jorden, med lufttemperaturer som sträcker sig från cirka 35 C nära ekvatorn till kallare än -60 C vid polerna.
En simulering av den förindustriella jorden. Kredit: NASA/GISS
Men du kan ersätta jorden med antika Venus, så som planeten såg ut för 2,9 miljarder år sedan när solen var 20 % svagare än den är idag. Det roterade fortfarande en gång var 243:e dag, dock, och hade förmodligen ett grunt hav som nådde ett djup av 310 meter över dess lågland.
Simulering av antika Venus. Kredit: NASA/GISS
Och här är en planet som kretsar kring den röda dvärgstjärnan Proxima Centauri, den stjärna som ligger närmast solen. Eftersom den kretsar så nära sin stjärna är planeten troligen tidvattenlåst. Detta har en dramatisk inverkan på lufttemperaturen med en sida vänd mot stjärnan och en sida vänd bort.
Simulering av en tidvattenlåst planet som kretsar kring Proxima Centauri. Kredit: NASA/GISS
Men om planeten har resonansrotation, där den vänder sig tre gånger på sin axel för varannan omlopp, och om den har en atmosfär som ungefär matchar jordens kväve- och syreatmosfär, så hamnar du i en värld som ser mycket mer ut. bekväm att leva på.
Olson och hennes team använde denna programvara för att simulera klimat och havsmiljöer för olika typer av exoplaneter. Här på jorden beror livets mångfald på att material strömmar upp djupt nere i haven och återför det till ytan där livet kan använda det.
Arter som vestimentiferan-rörmaskar, Riftia pachyptila, som dessa som hittats nära Galapagosöarna, representerar de typer av liv som kan bestå nära hydrotermiska öppningar i djuphavet. Kredit: NOAA Okeanos Explorer Program, Galapagos Rift Expedition 2011.
Mer uppväxt betyder mer biologisk aktivitet, mer mångfald.
Med andra ord, för att hitta planeterna med den största mångfalden av liv, vill du hitta de världar som har stora mängder havscirkulation.
Finns det något bättre än jorden?
Enligt Olson, om en planet roterar långsammare, har en högre atmosfärisk densitet och har kontinenter, då kan du öka mängden havscirkulation.
Och detta ger oss en uppfattning om vad astronomer kommer att leta efter när de undersöker extrasolära världar. När NASA:s LUVOIR- eller HabEx-uppdrag flyger på 2030-talet kommer de att kunna avbilda exoplaneternas ytor direkt. De kommer att mäta kemikalierna i deras atmosfär, upptäcka vatten och till och med avgöra hur mycket av planeten som täcks av kontinenter.
Vi borde verkligen inte bli förvånade om vi hittar super beboeliga världar där ute i Vintergatan, världar som är klart mer beboeliga än jorden. Än en gång visar det sig att vi inte är speciella. Det är bra, vi får åtminstone sällskap.