Astrofysiker Anja C. Andersen er blevet international ekspert i rumstøv i jagten på de svar, og bedriver det, hun selv kalder ’slægtsforskning på den helt høje klinge’, når hun leder efter menneskets fortid – og fremtid – i de støvkorn, som hvirvler rundt i universet. Og hvorfor er det Mars, vi skal interessere os allermest for lige nu? 

Anja C. Andersen – der er professor i ’offentlighedens forståelse for naturvidenskab og teknik’– forklarer også forskellen på fortidens videnskabsmænd og nutidens forskere, hvorfor forskere elsker at tage fejl, hvordan ’ny viden’ ikke er det samme som ’rigtig viden’, og hvorfor hun tager på konferencer med folk, der laver maling.

Grundforskning i rampelyset

Grundforskning handler om, at en forsker undrer sig over en eller anden sammenhæng, og så har hun en fornemmelse af, at der måske er nogle nye sammenhænge, og derfor går hun i gang med at afsøge eller undersøge, hvad sammenhængen kan være. Hun undersøger, hvorfor noget er på en bestemt måde, eller om hun har observeret noget, som hun og andre gerne vil forstå.

Isaac Newton lå under æbletræet og fik et æble i hovedet. Hvad bragte det med sig?

Ja, hvorfor faldt det ned? Hvorfor faldt det ikke opad? Det diskuterede man på det tidspunkt: Hvad var det, der gjorde, at tingene havde en tendens til at falde nedad? Ifølge fysikkens love på det tidspunkt var der ikke nogen bestemt retning. Det kunne lige så godt falde opad. Så var det, at Newton kom på en beskrivelse af tyngdekraften.

Mit eget felt, astrofysik, blev faktisk grundlagt for 450 år siden på øen Hven af Tycho Brahe. Inden da var den videnskabelige tilgang, at man læste de gamle grækere. Man fandt sin viden hos for eksempel Aristoteles, og man læste Bibelen.

Tycho Brahe og Galilei og Newton var videnskabsmænd, og de blev uddannet på universitetet, og der var man færdiguddannet, når man vidste alt det, professoren vidste. Det vil sige, at man havde læst alle de bøger, som han havde defineret som de rigtige.

I dag kalder vi det forskere, og som forsker skal man generere ny viden. Det vil sige, at det står i min jobbeskrivelse, at jeg skal opdage nye ting. Jeg skal generere noget, som menneskeheden ikke vidste tidligere. Vores studerende skal også, når de skriver speciale, arbejde med noget, som ingen har arbejdet med før, for at kortlægge nogle sammenhænge. Det er den udvikling, som alle universiteterne har gennemgået. Man har fået etableret grundforskning på bagkant af, at man kigger ud i verden, og så undrer man sig over forskellige ting.

Hvordan ved man, at man ikke sidder og laver noget, som en anden har forsket i et andet sted?

Det er faktisk en vigtig del af det, at man skal sætte sig ind i, hvad alle de andre har fundet ud af, for netop at være sikker på, at man finder ud af noget, som ikke allerede er kendt. For så er det jo ikke ny viden, og man skal generere ny viden. Så noget af det, man som forsker bruger meget tid på, er at læse andres forskningsartikler og holde styr på dem.

Dér har man god gavn af algoritmer og forskellige elektroniske hjælpemidler, der kan gøre, at man får et praj om, at ’Hov, nu er der kommet en ny artikel med de søgeord, som nok vil være interessant for dig’. Jeg tror, at rigtig mange mennesker tror, at forskere sidder meget alene på vores kontorer, og så får vi en god idé, og så låser vi døren, og så kommer vi ud syv år senere og forklarer folk, hvordan det hænger sammen.

Forskning er noget, der foregår mellem mennesker

I virkeligheden foregår rigtig meget forskning i internationale samarbejder. Man arbejder sammen med kolleger, og så finder man ud af noget, og så tager man til konferencer, hvor man præsenterer det for alle de andre forskere, der også arbejder inden for det felt, og så snakker man med dem.

Når man har genereret noget ny viden, ved man faktisk ikke, om det er rigtig viden. Altså om det er sandt. Man tænker, at der nok er denne her sammenhæng, og det nok er det her, der gælder i verden, og så tager man på konference og fremlægger det for de andre. Og så siger de: ’Aj, det tror vi faktisk ikke’ eller ’Jeg synes faktisk, dine data viser noget andet end det, du siger’. Så diskuterer vi det, og det kan vi gøre i mange år. Det er derfor, forskning kan være lidt langsommelig.

For nyhedsjournalister er det som regel lidt kedeligt, fordi der går så lang en årrække, inden det bliver etableret viden, hvor tilstrækkeligt mange forskere har kigget på det og tænkt ’Ja, det giver faktisk meget god mening, at det er sådan, og der er ikke noget, der er i modstrid med, at det er sådan’.

Det lyder meget demokratisk i sin grundform at mødes og drøfte forskningsresultater på konferencer?

Det er det vel egentlig også. Forskning er jo noget, der sker mellem mennesker, kan man sige. Vi arbejder sammen om at generere den nye viden. Og vi arbejder meget struktureret, så vi hele tiden evaluerer i systemer, hvor vi prøver at kvalificere den viden, der er, for at finde ud af, om det her er mere nagelfast viden end noget andet viden.

Men forskning trives faktisk i, at vi ikke alle sammen er enige. At der altid er nogle Rasmus Modsatter, der siger ’Aj, jeg tror det er på en anden måde’ eller ’Jeg kan ikke se den sammenhæng, jeg tænker, at der er en anden sammenhæng’. Når de stiller kritiske spørgsmål, bliver man jo løbende tvunget til at raffinere sin forklaringsmodel.

Hvis man gør det, og de andre ikke hele tiden kan skyde den ned, så bliver det på et tidspunkt etableret viden, hvor folk tænker ’Okay, det er faktisk ikke så nemt at pille fra hinanden, så det har nok noget i sig’.

Men det er sådan med forskning, at det bare er, indtil der kommer en klog studerende, eller der kommer en måling eller noget data, eller man finder et nyt skrift i Egypten, at der kommer noget ny data på banen – så bliver man nødt til at lade falde, hvad ikke kan stå. Det er en vigtig del af forskning: At man ikke må være så forelsket i sine ideer, at man ikke er villig til at give slip på dem, hvis de viser sig ikke at have potentialet for sandhed i sig.

Hvad er det seneste, du har fundet ud af?

Jeg har været en del af to forskningsprojekter, der arbejder med meget forskellige ting, og som begge to er lidt kontroversielle lige nu. Det ene er på en rumsonde, der hedder Juno, der lige nu kredser omkring Jupiter. Den har nogle kæmpestore solpaneler, og så opdagede man, at solpanelerne blev ramt af støvkorn, mens Juno var på vej fra Jorden til Jupiter. Det kunne ses af de kameraer på Juno, der bruges til navigation. Pludselig havde man, uden at det egentlig var meningen, fået konstrueret et ”sommerfuglenet”, som samlede støv fra Jorden og hele vejen ud til Jupiter. Man troede ikke, at der var noget støv, så det var lidt tilfældigt, at man pludselig kunne måle det.

Det, der var så mærkeligt ved den måling, var, at støvet ikke lå dér i Solsystemet, hvor vi troede, at det lå. Vi havde regnet med, at der ville være rigtig meget støv i det, man kalder asteroidebæltet, og ikke så meget andre steder, men det var lige omvendt. Der var faktisk helt støvfrit – enhver husmors drøm – i asteroidebæltet.

Når vi fortolker på baggrund af data fra den første måling, mener vi, at støvet kommer fra Mars. At det er planeten Mars, der har kæmpestore støvstorme, og de storme løfter støvet højt op i atmosfæren. Man skal forestille sig, at Mars, der bevæger sig rundt som en planet i sin egen bane, har en lille hale af støv efter sig, som den drysser rundt i sin bane. Så da Juno bevægede sig igennem den bane, målte den rigtig meget støv. Nogle andre forskere siger, at sjældent har de hørt så meget sludder, for det er ikke muligt at løfte støvkorn op i Mars’ tyngdefelt.

Det gode ved den diskussion er, at vi siger: ’Okay, hvad skal vi så lave for nogle målinger, så vi kan få en afklaring?’ Der er ingen af os, der er specielt forelskede i, om det er det ene eller det andet. Vi vil bare gerne finde ud af, hvad det er. Så nu prøver vi at finde ud af, gennem de missioner der er omkring Mars, hvad det er for nogle data, de skal samle, for at vi kan finde ud af, om det er realistisk eller urealistisk, at Mars støver.

I det andet projekt er jeg på jagt efter grundstoffernes oprindelse. Der er jo det periodiske system med de atomer, som vi alle sammen er opbygget af. Der er vi en masse forskere, der arbejder på at forstå, hvilke stjerner der laver de enkelte grundstoffer. Med den forståelse vi har af universet i dag, mener vi, at dengang universet blev dannet i Big Bang, blev der kun dannet hydrogen og helium. Men der er altså yderligere 116 grundstoffer, som vi lige skal finde ud af, hvornår kom til i universets historie.

Det er interessant, fordi vi som mennesker er opbygget af kulatomer. Så hvornår kom kulatomerne til? Der kan jo ikke være mennesker, før der er kulatomer. På en måde kan man betragte det som ”slægtsforskning på den helt store klinge”.

Vi prøver at finde ud af, hvad der er de allerførste generationer af stjerner, som er dem, der laver grundstofferne. Der har vi set to neutronstjerner, som er stødt sammen. Vi har også fået det, man kalder et ’spektrum’, det vil sige nogle meget detaljerede data af, hvad der sker.

Vi har publiceret en artikel, som kom i Nature, fordi det var stort. Og nu sidder vi og kigger på de data igen, fordi vi gerne vil se, om der er mere information i dem.

Sådan er det med data: Først kigger man på det og tænker ’Åh, man kan se denne her sammenhæng’, og når man så kigger mere detaljeret, kigger man efter, om der også er nogle andre sammenhænge, som måske er knap så tydelige, men som kan guide én til, hvad der foregår.

Lige nu er vi meget i tvivl om, hvorvidt vores første fortolkning er rigtig, så vi prøver at modbevise os selv. Det er en mærkelig del af at være forsker: Hvis man har en idé, hvor man tænker: ’Jeg tror, det hænger sådan her sammen’, så bruger man måneder og nogle gange år på at vise, at den idé, man har fået – og som man egentlig synes er god – er forkert.

Hvis man ikke kan vise, at den er forkert, så kan den nok noget, og så tager man på konferencer og præsenterer den eller skriver en artikel om det. Og så ser man, om de andre kan vise, at den er forkert. Og hvis de ikke kan det, så har den potentialet for sandhed.

Der er mange felter, specielt i mit eget fag, astrofysik, hvor vi opererer med flere sandheder. Der er flere forskningsartikler, der peger på noget forskelligt, og vi tænker, at begge dele kan ikke være sandt. Men vi ved ikke, hvilken en af dem der er. Vi opererer med, at en af dem måske er sand, og nogle gange viser det sig, at ingen af dem er, fordi svaret ligger et helt tredje sted.

Hvad kredser din forskning om, hvis du skal sige det helt kort?

Det helt store spørgsmål, jeg godt kunne tænke mig at svare på, er: Er liv almindeligt i universet? Jorden blev dannet for 4,5 milliarder år siden, og der er levende organismer på Jorden – er der også det andre steder? Og hvad er liv i virkeligheden?

At det er det, jeg interesserer mig for, og at jeg forsker i støv, fortæller lidt om, hvad forskning egentlig går ud på, for det er et nemt spørgsmål at stille: ’Er der liv andre steder, og hvad er liv?’ Men det er faktisk et meget svært spørgsmål at besvare.

I forskning bliver man ved med hele tiden at gå et skridt baglæns, indtil man når frem til noget, som man rent faktisk kan finde et svar på – og gerne et tydeligt ja/nej-svar. Jeg er endt med at blive international ekspert i kosmisk støv, hvor jeg kigger på, hvordan lys fra stjernerne bliver spredt og reflekteret på overfladen af støvkorn. Så tænker du måske: ’Hvad i alverden har det med liv i universet at gøre?’ Men grunden til, at jeg er endt der, er, fordi ud af støvpartiklerne får vi lavet planeterne, og for at kunne forstå liv på planetoverflader skal vi forstå, hvordan planeter bliver dannet.

Samler støvet sig sammen ligesom en nullermand i hjørnet?

Ja, det er den helt korte forklaring. Der er støv ude i rummet mellem stjernerne, de interstellare skyer. Når tyngdekraften virker på de interstellare skyer, så falder de sammen under deres egen vægt. Og fordi de roterer, bliver der typisk samlet en stjerne i midten, og så kommer der en skive af gas og støv rundt om, hvor man får dannet planeter.

Vores egen stjerne, Solen, har en levetid på cirka 10 milliarder år, tænker vi, så vi er cirka halvvejs i Solens levetid. I vores egen galakse, Mælkevejen, bliver der typisk dannet én ny sollignende stjerne om året. Mælkevejen er 12 milliarder år gammel. Universet er 13,7 milliarder år.

Der er et kæmpestort kosmisk kredsløb, hvor stjerner bliver dannet, og så lever de et vist stykke tid, og i den tid laver de energi. Måden, de lyser på, er at lave ét grundstof om til et andet. De har lavet det oprindelige hydrogen og helium fra Big Bang om til andre grundstoffer, og dem giver de så tilbage til universet, når de dør. Eller tilbage til galaksen. Og så får vi dannet nye stjerner.

Der er mere gang i universet, end Tycho Brahe troede. Han troede, at det hele sad fikseret på stjernehimlen. Men vi drøner selv rundt på vores egen klode med 625.000 kilometer i timen. Vi er en del af vores galakse, Mælkevejen. Den kan man forestille sig som en flad skive af stjerner, og imellem de stjerner er der interstellare skyer, som består af gas og støv, som er det, jeg arbejder med.

Jorden har i løbet af de 4,5 milliarder år, som den har eksisteret, formentlig været 16 gange rundt om Mælkevejens centrum. Man skal forestille sig, at den drøner rundt i Mælkevejen. Dinosaurerne levede ret længe på Jorden, så de har faktisk været en runde rundt. Mennesker har ikke været her så længe og har kun været her en brøkdel af en runde rundt om Mælkevejens centrum.

Så når der opstår stjerner så ofte, må der også være mange muligheder for, at der kan dannes alt muligt?

Fordi der hele tiden bliver dannet nye grundstoffer, kan man sige, lidt afhængigt af om man er negativ eller positiv, at universet hele tiden bliver mere forurenet – men jeg vil nærmere sige, at det hele tiden bliver mere og mere beriget med tungere grundstoffer.

Da det er dem, vi og planeterne er lavet af – de er jo lavet af andet end bare hydrogen og helium – så stiger muligheden for liv i universet, som tiden går, kan man sige. Fordi der bliver flere og flere af de rigtige legoklodser. Flere og flere af de rigtige byggesten.

I dag har vi kendskab til 118 forskellige grundstoffer. Vi ved ikke, om der er flere.  I 2016 fandt man fire nye grundstoffer. Måske folk kan huske, at de engang i et kemilokale har set noget hænge på væggen, som man kaldte det periodiske system. Det lignede en firkant med to små kaninører, og så var firkanten lidt skæv nede i højre hjørne. Der manglede noget.

Jeg bliver lykkelig, når jeg ser det periodiske system nu. Det er simpelthen så smukt, fordi alle rækker og søjler er udfyldt. Nu er det en perfekt firkant, fordi vi har fået de sidste fire grundstoffer på plads. Men det er ikke sikkert, at universet stræber efter at være smukt. Det kan faktisk godt være, at der er noget i en række nedenunder, som vi bare ikke har fundet endnu.

Hvordan kan vi overhovedet være sikre på, at grundstofferne i universet er en rigtig antagelse? Kan vi ikke famle lige så meget i blinde, som vi tænker, at Tycho Brahe gjorde i sin tid?

Jo, sagtens. Det gør vi også, for forskning er to skridt frem og et tilbage hele tiden. Grunden til, at jeg siger, at det var Tycho Brahe, der grundlagde astrofysikken, er, at man før havde et verdensbillede, hvor alle stjernerne sad på en krystalkugle, og at de var fikserede og dannet af Gud, og sådan havde det altid set ud, og det hele var 6.000 år gammelt.

Så opdagede Tycho Brahe det, vi i dag ved, var en supernova. Det vidste han ikke, det var. Han så bare, at der var en ny stjerne på himlen, som han kunne se i nogle måneder, og som så forsvandt igen. Så Tycho Brahe observerede, at der var en stjerne, der kom og gik. Det vil sige, at han viste, at der var dynamik i universet.

Men kikkerten var ikke opfundet på Tycho Brahes tid. Den kom med Galilei og blev først gængs, efter at Tycho Brahe var død. Nu har vi fået bedre og bedre kikkerter. Og jo bedre og større kikkerter vi får, jo flere detaljer ser vi. Og så er det gået op for os, at der er langt mere gang i og dynamik i det univers, end vi nogensinde havde forestillet os.

Vores seneste viden – og det er bare inden for de seneste ti år – er, at alle stjernerne i Mælkevejen – og der er 200 milliarder stjerner bare i vores egen galakse – alle sammen har planeter. Hvis du havde spurgt mig for 20 år siden, hvor mange planeter der var, så ville jeg havde sagt, at jeg troede, at halvdelen af stjernerne havde planeter. Så ville mange af mine kollegaer have sagt ’Jamen, du er også altid superoptimistisk, Anja. Så mange er der slet ikke.’ Nu er vi alle sammen enige om – fordi vi har fået bedre kikkerter – at der er planeter omkring alle stjerner.

Der er også noget, der tyder på, at der er ’Jord-lignende’ planeter omkring alle stjerner, altså klippeplaneter med en størrelse som Jorden. Det, vi leder efter, er planeter, som ligger i den rigtige afstand fra deres stjerne. Det er lidt ligesom Guldlok og de tre bjørne: Man vil helst ikke være for tæt på, for så bliver det for varmt, og det er ikke så godt for levende organismer som os selv. Og hvis man er for langt ude, bliver det måske for koldt.

Lige nu leder vi efter kriterierne for det, vi kalder ’flydende vand’, for det kan man se med vores kikkerter. Hvis man har flydende vand, kan man have en lunken vandpyt. Kan man have en lunken vandpyt, kan man have spændende kemi. Og så kan der måske ske noget.

Samtidig er der folk i laboratorierne, der går den anden vej: Hvis man tager en lunken vandpyt i et reagensglas, kan man så få noget til at ske, som minder om liv? Kan vi skabe liv? Det er ikke lykkedes endnu. Vi kan tage noget levende og skille det ad ned i de enkelte bestanddele, og vi forstår, at der er dna-molekyler og celler, og vi forstår cellers opbygning. Men vi kan ikke gå den anden vej og sætte de ingredienser sammen og bygge noget, som ender med at blive en levende organisme.

Så vi har svært ved at forklare, hvorfor der er liv på Jorden. Og vi har svært ved at forstå, om der er liv andre steder. Grunden til, at vi er så optaget af Mars, er, at meget tyder på, at Mars engang var ligesom den tidlige Jord. Hvis det eneste, du behøver, er en lunken vandpyt, og at du har den i lang nok tid – hvad end det er 10.000 år eller 100 millioner år eller en milliard år.

Mars har formentlig haft lang nok tid, så derfor tænker vi, at det kan godt være, at liv er opstået på Mars, men så er der blevet for koldt. Man må på en måde have fået gang i livet, men så er det måske uddødt eller frosset eller har ikke haft de gode livsbetingelser, som man har haft på Jorden.

Det er dét, vi leder efter: Tidligt fossilt liv på Mars. Livets oprindelse. For på Jorden blev livet jo en succes, men nu har vi svært ved at finde det, fordi vi vader rundt og forurener det tidlige liv. Når man finder et eller andet fossilt inden i en sten, kan det være svært at finde ud af, om det kom før dét her eller dét her. Og er den helt uafhængig af det, der skete tidligere? Når man kigger på en sten, der er fire milliarder år gammel, kan det være svært at få et helt klart billede af, hvad der foregik.

Jeg tager til internationale konferencer, der hedder sådan noget som ’Scattering Properties of Inhomogeneous Grains’. Der møder jeg folk, der for eksempel arbejder med mælk, og som sender lys gennem mælk for at finde ud af, hvor store fedtpartiklerne er, og det er i virkeligheden den samme problemstilling.

Jeg arbejder med folk, der arbejder med dialyse på blod, for ved at sende lys ind gennem blod, der strømmer forbi, kan man se partiklerne i blodet, de røde og hvide blodlegemer. Man prøver at finde nye måder at måle på, og fysikken er den samme.

Så måske har vi fat i noget, der er grundforskning. For jeg arbejder med mit støv, og de andre arbejder med deres små partikler, der spreder lys, men vi bruger de samme fysikligninger.

Man kan tænke: ’Hvad rager universet mig? Hvad skal jeg med det? Det har ikke noget med vores hverdag på Jorden at gøre’. Men ved at undersøge universet, som egentlig er abstrakt og langt væk, forstår vi nogle meget grundlæggende sammenhænge.

Vi forstår, hvordan nogle fysiske egenskaber er, hvordan nogle af fysikligningerne er. Universet giver os forhold, som vi ikke kan genskabe i laboratoriet. Det giver ekstreme temperaturer, det giver ekstremt lavt tryk og ekstremt højt tryk, ekstremt stor tyngdekraft, ekstremt lav tyngdekraft. Ved at kigge derud og se, hvordan objekterne opfører sig, se hvordan fysikligningerne passer, når vi gør det helt ekstremt. Vi banker fysikligningerne helt derud, hvor vi ikke kan teste dem i laboratoriet.

Hvis ligningerne så kan forklare det, der er, så tænker vi, at de ligninger kan vi stole på. Og så kan vi bruge dem til sådan noget som mælkepartikler og blodpartikler og for eksempel maling. På konferencerne kommer også folk, der arbejder med maling for at finde ud af, hvordan man kan få farver på maling. Alle mulige lavpraktiske ting. Derfor er det enormt sjovt at gå til de konferencer, for man får jo indblik i alle mulige andre områder. Det er også sjovt at se, at de ligninger, jeg bruger, sidder de andre også og har en fest med. De har bare en anden fest, fordi de bruger dem til noget andet.

I finder noget, som i hvert fald lige nu er nagelfast, men I ved, at der kan komme et nyt paradigme, hvor vi forstår verden på en helt ny måde.

Ja. Tycho Brahes verdensbillede var helt simpelt. Jorden var i centrum, og Solen og de andre planeter bevægede sig rundt om, og så var der de dér stjerner på himmelkrystalkuglen. Nu tænker vi, at vi bor i en galakse – Mælkevejen. Frem til 1930 mente man, at Mælkevejen var hele universet. Nu har vi fundet ud af, at der er rigtig mange andre galakser. Mælkevejen er en forholdsvis lille, forholdsvis fredelig og forholdsvis småkedelig galakse i universet i forhold til de andre galakser.

Det ville undre mig meget, hvis der ikke var liv rigtig mange andre steder i universet. Måske også helt andre former for liv. Når vi snakker om liv, tænker vi, at det skal have et dna-molekyle. Det skal ligne os selv. Men vi kan jo ikke vide, om kemien giver nogle andre udfaldsrum, nogle andre muligheder.

Derfor kan man spørge sig selv: Hvis vi kunne rejse ud i Mælkevejen til de forskellige planeter, ville vi så kunne genkende liv, når vi så det? For vi kan kun genkende noget, der ligner os selv tilpas meget. Man kan også stå ved siden af en vandrende pind uden helt at indse, at vi har 80 procent af vores gener til fælles. Når man står nede i grøntsagsafdelingen i supermarkedet, kan man overveje, om man skulle tage en snak med en sukkerroe, som man også deler 80 procent gener med. Så nært er vi beslægtet med den sukkerroe. Men det er ikke så tit, at vi taler med dem.