Viimase paarikümne aasta jooksul on meie galaktikast avastatud tuhandeid päikeseväliseid planeete. 28. juuli 2018 seisuga on 2814 planeedisüsteemis kinnitatud kokku 3 374 päikesevälist planeeti. Kui suurem osa neist planeetidest on olnud gaasigigandid, on üha suurem arv maapealseid (s.o kiviseid) ja leiti, et need tiirlevad nende tähtede vastavates asustamistsoonides (HZ).
Kuid nagu näitab Päikesesüsteemi juhtum, ei tähenda HZ-d tingimata seda, et planeet saaks elu toetada. Ehkki Veenus ja Marss asuvad vastavalt Päikese HZ sise- ja välisservas, ei suuda kumbki elu selle pinnal toetada. Ja kuna potentsiaalselt asustatavaid planeete avastatakse kogu aeg, viitab uus uuring, et võib-olla on aeg täpsustada meie elamiskõlblike tsoonide määratlust.
Hiljuti ilmus veebis uuring pealkirjaga „Põhjalikum elamiskõlblik tsoon teistelt planeetidelt elu leidmiseks“. Uuringu viis läbi Tokyo tehnikainstituudi maateaduste instituudi teadur dr Ramses M. Ramirez. Aastaid on dr Ramirez osalenud potentsiaalselt asustatavate maailmade uurimisel ja ehitanud kliimamudeleid, et hinnata protsesse, mis muudavad planeedid elamiskõlblikuks.
Nagu dr Ramirez oma uuringus märkis, on asustatava tsooni kõige üldisem määratlus tähe ümber asuv ümmargune piirkond, kus orbiidil oleva keha pinnatemperatuurid oleksid piisavad, et vesi püsiks vedelas olekus. Ainuüksi see ei tähenda aga, et planeet oleks elamiskõlblik ja selleks, et teha kindlaks, kas seal võiks tõesti elu olla, tuleb arvestada täiendavate kaalutlustega. Nagu dr Ramirez rääkis ajakirjale Space Magazine meili teel:
“HZ populaarseim kehastus on klassikaline HZ. See klassikaline määratlus eeldab, et potentsiaalselt asustatavatel planeetidel on kõige olulisemad kasvuhoonegaasid süsinikdioksiid ja veeaur. Samuti eeldatakse, et sellistel planeetidel elamiskõlblikkust toetab karbonaat-silikaattsükkel, nagu Maa puhul. Meie planeedil toimib karbonaat-silikaadi tsükkel plaaditektoonika abil.
„Karbonaat-silikaattsükkel reguleerib süsinikdioksiidi ülekandmist Maa atmosfääri, pinna ja sisemuse vahel. See toimib pika aja jooksul planeeditermostaadina ja tagab, et atmosfääris pole liiga palju CO2 (planeet läheb liiga kuumaks) või liiga vähe (planeet läheb liiga külmaks). Klassikaline HZ eeldab ka (tavaliselt), et asustatavatel planeetidel on kogu veevarud (nt koguvesi ookeanides ja meredes), mis on sarnane maakera omaga. ”
Seda võib nimetada madala rippuva puuvilja lähenemisviisiks, kus teadlased on otsinud elamiskõlblikkuse märke selle põhjal, mida me inimesena kõige paremini tunneme. Arvestades, et ainus näide elamiskõlblikkusest on planeet Maa, on eksoplaneetide uuringud keskendunud planeetide leidmisele, mis on koostise järgi (st kivised), orbiidi ja suurusega „Maa-sarnased”.
Viimastel aastatel on seda määratlust hakanud vaidlustama ka uuemad uuringud. Kuna eksoplaneetide uurimine on eemaldunud pelgalt teiste tähtede ümber kehade tuvastamisest ja kinnitamisest ning liikunud iseloomustamisse, on tekkinud HZ-de uuemad ravimvormid, mis on püüdnud tabada potentsiaalselt asustatavate maailmade mitmekesisust.
Nagu dr Ramirez selgitas, on need uuemad ravimvormid täiendanud HZ tavapäraseid mõisteid, leides, et asustatavatel planeetidel võib olla erinev atmosfääri koostis:
„Näiteks peavad nad täiendavate kasvuhoonegaaside, näiteks CH4 ja H2 mõju, mida mõlemat on peetud oluliseks varajastes tingimustes nii Maal kui Marsil. Nende gaaside lisamine muudab elamiskõlbliku tsooni laiemaks kui see, mida ennustatakse klassikalise HZ määratluse järgi. See on suurepärane, sest planeedid, mis arvatakse olevat väljaspool HZ-d, nagu näiteks TRAPPIST-1h, võivad nüüd asuda selle sees. Samuti on väidetud, et kuumemate tähtede HZ välisserva lähedal tiheda CO2-CH4 atmosfääriga planeedid võivad olla asustatud, kuna sellist atmosfääri on raske elada ilma elukohata. ”
Ühe sellise uuringu viisid läbi Cornelli ülikooli Carl Sagani instituudi dotsent dr Ramirez ja Lisa Kaltenegger. Nende poolt 2017. aastal toodetud paberi kohaselt, mis ilmus ajakirjas Astrofüüsikalised ajakirjad,eksoplaneetide jahimehed võisid leida planeete, mis ühel päeval muutuksid vulkaanilise aktiivsuse põhjal elamiskõlblikuks - mis on vesinikugaasi (H2) nende atmosfääris.
See teooria on "Maa-sarnaste" tingimuste otsingu loomulik jätk, mis leiab, et Maa atmosfäär ei olnud alati selline, nagu praegu. Põhimõtteliselt teoreetivad planeediteadlased, et miljardeid aastaid tagasi oli Maa varajases atmosfääris ohtralt vesinikgaasi (H2) tänu sellele, et selles atmosfääris tekkis vulkaaniline väljapuhumine ning vesiniku ja lämmastiku molekulide vastastikmõju, hoidis Maa piisavalt kaua, et elu areneda.
Maakeral pääses see vesinik lõpuks kosmosesse, mida arvatakse olevat kõigi maapealsete planeetide puhul. Planeedil, kus vulkaaniline aktiivsus on piisav, võiks siiski säilitada vesiniku gaasi olemasolu atmosfääris, võimaldades sel viisil kasvuhooneefekti, mis hoiaks nende pinnad soojas. Sellega seoses võib vesiniku gaasi olemasolu planeedi atmosfääris laiendada tähe HZ-d.
Ramirezi sõnul on olemas ka ajafaktor, mida tavaliselt HZ hindamisel ei arvestata. Lühidalt, tähed arenevad aja jooksul ja annavad erineva kiirgustaseme vastavalt nende vanusele. Selle tagajärjel muutub tähe HZ jõudmise koht, mis ei pruugi hõlmata planeeti, mida praegu uuritakse. Nagu Ramirez selgitas:
„[I] t ei ole näidatud, et M-kääbused (tõeliselt lahedad tähed) on esmakordsel moodustumisel nii eredad ja kuumad, et suudavad ära kuivatada kõik noored planeedid, mis on hiljem kindlaks määratud klassikalises HZ-s. See rõhutab asjaolu, et lihtsalt seetõttu, et planeet asub praegu asustatavas tsoonis, ei tähenda see veel, et see oleks tegelikult asustatav (rääkimata asustatud). Peaksime olema võimelised neid juhtumeid valvama.
Lõpuks on küsimus, milliseid tähesüsteemi astronoomid on eksoplaneetide jahtimisel jälginud. Kui paljudes uuringutes on uuritud G-tüüpi kollast kääbustähte (see on meie päike), siis paljudes uuringutes on keskendutud hilistüpi M-tüüpi tähtedele nende pikaealisuse ja asjaolu tõttu, et neid usuti kõige rohkem tõenäoliselt nende kivide planeedi ümber tiirlevate kiviste planeetide leidmiseks.
„Kui enamik varasemaid uuringuid on keskendunud ühe tähe süsteemidele, siis hiljutised tööd viitavad sellele, et elavaid planeete võib leida binaarses tähesüsteemides või isegi punaste hiiglaslike või valgete kääbussüsteemides, potentsiaalselt elavad planeedid võivad esineda ka kõrbumaailmade või isegi ookeanimaailmade kujul, mis on palju niiskem kui Maa, ”ütleb Ramirez. "Sellised preparaadid mitte ainult ei laienda potentsiaalselt asustatavate planeetide parameetrite ruumi otsimiseks, vaid võimaldavad meil välja filtreerida maailmad, mis elavad kõige tõenäolisemalt (ja kõige vähem) elu."
Lõpuks näitab see uuring, et klassikaline HZ pole ainus vahend, mida saab kasutada maapealse elu võimaluse hindamiseks. Sellisena soovitab Ramirez, et tulevikus peaksid astronoomid ja eksoplaneettide jahimehed täiendama klassikalist HZ täiendavate kaalutlustega, mille need uuemad ravimvormid tõstatasid. Seda tehes saavad nad lihtsalt olla võimelised maksimeerima oma võimalused elu leida.
"Soovitan teadlastel pöörata erilist tähelepanu planeedisüsteemide varajastele staadiumidele, sest see aitab kindlaks teha tõenäosust, et tänapäeval asustatavas tsoonis asuv planeet on väärt täiendavat uurimist, et saada rohkem elutõendeid," ütles ta. „Samuti soovitan kasutada erinevaid HZ-definitsioone koos, et saaksime kõige paremini kindlaks teha, millised planeedid kõige tõenäolisemalt elu elavad. Nii saame neid planeete järjestada ja otsustada, millistele planeetidele kulub suurem osa meie teleskoobi ajast ja energiast. Lisaks katsetaksime ka seda, kui HZ kontseptsioon on kehtiv, sealhulgas määrame kindlaks, kui universaalne on karbonaat-silikaadi tsükkel kosmilises mõõtkavas. ”
