En ny analys av kända exoplaneter har avslöjat att jordliknande förhållanden på potentiellt beboeliga planeter kan vara mycket sällsynta än man tidigare trott. Arbetet fokuserar på de förutsättningar som krävs för att syrebaserad fotosyntes ska utvecklas på en planet, vilket skulle möjliggöra komplexa biosfärer av den typ som finns på jorden. Studien publiceras idag i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

Antalet bekräftade planeter i vår egen Vintergatans galax uppgår nu till tusentals. Men planeter som är både jordliknande och i den beboeliga zonen - området runt en stjärna där temperaturen är precis lagom för att flytande vatten ska existera på ytan - är mycket mindre vanliga.

Just nu, endast en handfull sådana steniga och potentiellt beboeliga exoplaneter är kända. Men den nya forskningen indikerar att ingen av dessa har de teoretiska förutsättningarna för att upprätthålla en jordliknande biosfär med hjälp av "syrehaltig" fotosyntes - den mekanism som växter på jorden använder för att omvandla ljus och koldioxid till syre och näringsämnen.

Endast en av dessa planeter kommer nära att ta emot den stjärnstrålning som krävs för att upprätthålla en stor biosfär:Kepler−442b, en stenig planet som är ungefär dubbelt så stor som jordens massa, kretsar runt en måttligt varm stjärna runt 1, 200 ljusår bort.

Studien tittade i detalj på hur mycket energi som tas emot av en planet från dess värdstjärna, och om levande organismer skulle kunna effektivt producera näringsämnen och molekylärt syre, båda väsentliga beståndsdelarna för komplext liv som vi känner det, via normal syrehaltig fotosyntes.

Genom att beräkna mängden fotosyntetiskt aktiv strålning (PAR) som en planet får från sin stjärna, teamet upptäckte att stjärnor runt hälften av vår sols temperatur inte kan upprätthålla jordliknande biosfärer eftersom de inte ger tillräckligt med energi i rätt våglängdsintervall. Oxygenisk fotosyntes skulle fortfarande vara möjlig, men sådana planeter kunde inte upprätthålla en rik biosfär.

Planeter runt ännu kallare stjärnor kända som röda dvärgar, som pyr vid ungefär en tredjedel av vår sols temperatur, kunde inte ta emot tillräckligt med energi för att ens aktivera fotosyntesen. Stjärnor som är varmare än vår sol är mycket ljusare, och avger upp till tio gånger mer strålning inom det nödvändiga området för effektiv fotosyntes än röda dvärgar, men i allmänhet lever inte tillräckligt länge för att ett komplext liv ska utvecklas.

"Eftersom röda dvärgar är den absolut vanligaste typen av stjärna i vår galax, detta resultat indikerar att jordliknande förhållanden på andra planeter kan vara mycket mindre vanliga än vi kanske hoppas, " kommenterar Prof. Giovanni Covone vid University of Neapel, huvudförfattare till studien.

Han tillägger:"Denna studie sätter starka begränsningar på parameterutrymmet för komplext liv, så tyvärr verkar det som att den "sweet spot" för att hysa en rik jordliknande biosfär inte är så bred."

Framtida uppdrag som James Webb Space Telescope (JWST), kommer att lanseras senare i år, kommer att ha känsligheten att se till avlägsna världar runt andra stjärnor och kasta nytt ljus över vad som verkligen krävs för att en planet ska vara värd för livet som vi känner det.