Maa on elukõlbulik suuresti juhuslikult

Sellisele järeldusele jõudis Southamptoni Ülikoolis läbi viidud ja ajakirjas „Nature“ avaldatud uurimustöö. Uurimuse sütitas vastupandmatu kihk mõista, kui haruldane elu on – teadaolevalt on elutsevaid kohti universumis ainult üks. Maa kliima on püsinud elu toetavana läbi viimase 3-4 miljardi aasta. See on harukordselt pikk aeg selliseks stabiilsuseks. Näiteks on selle ajaga Päikese heledus kasvanud umbes 30% ja see oleks Maa steriliseerinud, kui ei oleks toimunud seda kompenseerivaid protsesse, mis energiat peegeldavad, näiteks vulkaanilise tuha hulk atmosfääris, pilvede tihedus, jää- ja lumekatte protsent maapinnast. Hästi üldiselt võime öelda, et 70% Päikeselt saabuvast kiirgusest neeldub atmosfääris ja maapinnal ning 30% peegeldub kohe tagasi kosmosesse. Neeldunud energia lainepikkus suureneb – tekib soojus. Ka see infrapunakiirgus lendaks Maalt minema, aga õnneks on olemas erinevad gaasid, mis hoiavad meie kodu soojana. Kui meil neid gaase poleks, siis oleks Maa keskmine temperatuur mõnusa +14°C asemel -18°C. Viimase 200 aastaga, kosmilisel ajaskaalal olematu aja jooksul, on tekkinud väga äkiliselt probleem – pikkade lainepikkuste lahkumine Maa atmosfäärist on CH4 ja CO2 hulkade tõusu tõttu enam takistatud ja planeedi keskmine temperatuur on hakanud järsult tõusma.

Ühe planeedi elusõbralikkuse aluseks on õige kaugus oma tähest ja selle tähesüsteemi kaugus galaktika keskmest. Stabiilse ajastu võib iga hetk katkestada mingi ilmaruumis tavaline sündumus nagu näiteks kokkupõrge asteroidiga, täheloited või planeedi enda geoloogilised sündmused, näiteks (super)vulkaanid. 66 miljonit aastat tagasi Maad tabanud asteroid käivitas sündmusteahela, mis suretas välja umbes 75% kogu liigistikust, sealhulgas kuulsad dinosaurused. Maa kliima on õrnas tasakaalus, mille kaldumisel ühele või teisele poole võib kogu planeet kas läbi külmuda või vastupidi kuumeneda praeahjuks ja seda kosmilises mõttes lühikese 1 miljoni aastaga. Meie lähimad naabrid Marss ja Veenus kuuluvad erinevatel põhjustel muutlike planeetide hulka. Marsil tõenäoliselt olid kunagi eluks sobilikud tingimused, aga need ei jäänud püsima. Ühe uurimuse kohaselt võis Veenusel olla pikk, lausa mitu miljardit aastat kestev eluks kõlbulike tingimustega periood, mis aga muutus mõnisada miljon aastat tagasi järsult. Veenuse pinnatemperatuur on täna 460°C. Seda kõike arvesse võttes tundub väga ebatõenäoline, et elu tekkeks, püsimiseks ja pikajaliseks arenguks vajalik sabiilsus saab olla laialt levineud ja tavaline nähtus.

Uurimustöö aluseks on superarvutis läbi viidud simulatsioon, kus sajale tuhandele planeedile omistati juhuslikke sündmusi. Varasemalt on simulatsioonide aluseks võetud ainult üks planeet – Maa. Kuid nüüd, saades inspiratsiooni tohutul hulgal avastatud eksoplaneetidest, võttis Southamptoni Ülikooli professor Toby Tyrell kasutusele uudse lähenemise ja simuleeris 100 000 planeedil juhuslikke kliimat muutvaid sündmusi ja vaatas, kuidas sündmused arenevad 3 miljardi (3 000 000 000) aasta jooksul. Iga planeeti simuleeriti 100 korda erinevate juhusike sündmustega. Suurel hulgal andmeid analüüsides tahtis ta näha, kas elu toetavad planeedid olid alati ühed ja samad. Või jagunesid „head“ planeedid suvaliselt laiali ning toetasid elu piisavalt kaua ainult juhuslikult mõnel üksikul korral sajast katsest.

Iga planeedisüsteemi testiti korduvalt erinevate sündmustega, et näha, kas süsteem püsib elukõlbulik vähemal 3 miljardit aastat. Tavapärane arusaam on, et Maa on püsinud stabiilsena ainult tänu erinevatele stabiliseerivatele mehhanismidele. Läbi viidud simulatsioonid näitasid aga, et ka juhusel on selles oluline roll. Maa kauakestev elutuge pakkuv seisund on seega pigem kaasnev nähtus kui paratamamatus.

Simulatsiooni tulemused on üsna selged – ühegi planeedi eluks sobilikud tingimused ei kesta igavesti ja planeet püsib elukõlbulikuna vähemalt 3 miljardit aastat ainult teatud tõenäosusega. Kui juhuslikud sündmused on erinevat laadi, erineva tugevusega või toimuvad erineva ajastusega, võib see planeedile mõjuda kas hävitavalt või harvemal juhul, hoopis vastupidi, elu teket ja arengut soosivalt. Enamus planeetidest simulatsiooni üle ei elanud. See tähendab, et elu toetasid piisavalt kaua vähemalt ühel korral 8,7% ehk 8700 tk. Neist umbes pooled ehk 4500 tk täitsid eesmärgi püsida elukõlbulik 3 miljardit aastat 1-10 korda. 10-50 korda õnnestus jõuda sama eesmärgini u 3500 planeedil. Ja 700 planeeti said tulemuseks 50+ õnnestumist 100st. Ainult 1 simuleeritud planeetidest sai skooriks 100%. Võttes arvesse universumi suurust ja planeetide hulka, on see suhteliselt julgustav tulemus. Samas on tegu tegu ikkagi kõigest simulatsiooniga ning univerumis valitsevaid kõiki muutujaid on võimatu detailiselt taasluua.

Uurimustöö tulemused näitavad, et juhusel on väga suur roll määramaks, kas planeet, nagu näiteks Maa, suudab elu eest hoolitseda miljardeid aastaid järjest. Professor Tyrell ütles kokkuvõtvalt:“ Me mõistame nüüd, et Maa on püsinud elukõlbulikuna nii kaua osaliselt tänu õnnelikele kokkusattumustele. Näiteks, kui Maad oleks tabanud suurem asteroid, või oleks kokkupõrge toimunud teisel ajal, siis oleks võinud Maa oma elu toetavad omadused kaotada. Või teisiti öeldes, kui intelligentne vaatleja oleks jälginud varajasel Maal esimese elu arengut ning oleks arvutanud Maa elukõlbulikkuse püsimise tõenäosust järgmisteks miljarditeks aastateks, siis väljavaated oleksid võinud olla üsnagi kehvad.“

Võttes arvesse seda suhteliselt kehva väljavaadet spekuleerib uurimustöö, et universumis peaks olema küllatki palju maasarnaseid planeete, mis on algselt suhteliselt võrdsete väljavaadetega. Tingimused muutuvad ühel hetkel aga liiga ekstreemseks ja seetõttu ei jõua elu veel tekkida või pühitakse planeet puhtaks. Samal ajal paranevad jõudsalt reaalsete eksoplaneetide uurimistehnikad ning järjest rohkem avastatavaid nn maa kaksikuid analüüsitakse järjest põhjalikumalt ja seeläbi mõistame eksoplaneetidel valitseivaid hetketingimusi aina paremini. Kuigi selle urimustöö kohaselt on elu tuvastamine inimkonna lühikese kosmosevõimekuse ajal mujal universumis ebatõenäoline, oleks elu avastamine väljaspool koduplaneeti kahtlemata üks tähtsamaid teaduslikke avastusi eales.