Yhdeksän sattumaa loi keitaan universumiin

Kolmisenkymmentä vuotta sitten avaruudesta löydettiin elämää. Luotain tutki planeetan pimeää puolta tuhansien kilometrien etäisyydeltä ja analysoi sen kaasukehää, etsi pinnalta valonlähteitä ja kuunteli, tuleeko planeetalta radioviestejä.

Kaikki merkit viittasivat siihen, että planeetalla on elämää.

Luotain oli Galileo, ja planeetta, jota se tutki 8. joulukuuta 1990, oli Maa. Luotaimen tehtävä ei kuitenkaan ollut niin tyhjänpäiväinen kuin äkkiseltään voisi tuntua.

Galileon havaintojen perusteella tähtitieteilijä Carl Sagan kollegoineen saattoi päätellä, että asuttu planeetta on mahdollista tunnistaa pitkän välimatkan päästä.

Viisi vuotta myöhemmin löydettiin ensimmäinen eksoplaneetta, 51 Pegasi b, joka kiertää Auringon kaltaista tähteä.

Se oli tosin Jupiterin kaltainen kaasujättiläinen, joka kiersi niin lähellä tähteään, että kuumuus teki siitä varmasti elämälle kelvottoman. Galileon havainnot Maasta tulivat silti käyttöön, sillä saman tien alettiin kilpaa etsiä Maan kaltaisia eksoplaneettoja ja vastausta tieteen suureen kysymykseen eli siihen, onko elämää muualla avaruudessa vai ovatko Maa ja sen asukkaat vain onnekkaan sattuman tuottama ainutlaatuinen poikkeus.

Maalle etsitään kaveria

Viimeisimmän tiedon mukaan eksoplaneettoja eli Aurinkokunnan ulkopuolisia planeettoja on ainakin 4 071 kappaletta. Niiden olemassaolo on virallisesti vahvistettu.

Niitä on 3 043 tähden kiertolaisina, ja 659:llä näistä tähdistä on useampi kuin yksi planeetta. Useimmat eksoplaneetoista voidaan kuitenkin suoralta kädeltä karsia pois, kun etsitään Maata muistuttavia taivaankappaleita.

Elämälle sopimattomina voidaan hylätä kaikki kaasujättiläiset, mutta myös useimmat kiviplaneetat ovat joko väärän kokoisia tai ne kiertävät vääränlaista tähteä.

Sitä mukaa kuin uusia eksoplaneettoja on löydetty ja tutkittu, on voitu laatia lista mahdollisista kandidaateista Maan kaveriksi.

Listan kärjessä on tällä hetkellä K04878.01. Sen niin sanottu ESI-arvo eli maankaltaisuusindeksi (Earth Similarity Index) on 0,98. Indeksissä Maan arvo on 1. K04878.01 on melkein saman kokoinen kuin Maa, ja se kiertää tähteään sellaisella radalla, että se saa vain kolme prosenttia enemmän säteilyä kuin Maa.

Lisäksi sen tähti on hyvin samankaltainen kuin Aurinko. Toisaalta muut tekijät, joita ei huomioida ESI-arvossa, viittaavat siihen, että K04878.01:n kaasukehän paine on kymmenen kertaa niin suuri kuin Maan ilmakehän. Siksi elämän esiintymistä planeetalla pidetään epätodennäköisenä.

Toisella kärkijoukon eksoplaneetalla, TRAPPIST-1e:llä, taas on hyvin ohut kaasukehä. Vaikka nämä kaksi planeettaa ovat monella tavalla Maan kaltaisia, ne ovat selvästi kehittyneet aivan eri suuntaan.

Jotta planeetalle voi syntyä elämää ja se voi kehittyä, sekä planeetan kiertoradan että sen tähden säteilyn on pysyttävä vakaina miljardien vuosien ajan. Sekään ei riitä. Ulkoisten tekijöiden lisäksi elämä edellyttää sitä, että planeetan sisus on tietynlainen.

Maapallon elämä on riippuvainen laattatektoniikasta eli maankuoren laattojen liikkeestä ja vaipan aktiivisuudesta. Todennäköisesti tilanne on sama muualla avaruudessa.

Maankuoren laattojen liike vakauttaa olosuhteita Maan pinnalla säätelemällä ilmakehässä olevien kasvihuonekaasujen määrää.

Japanilaisgeologi Takehiro Miyagoshin tutkijaryhmä selvitti vuonna 2015 tietokonemalleista, miten planeetan sisukset käyttäytyisivät Maata suuremmilla kiviplaneetoilla.

Ryhmä tuli siihen tulokseen, että planeetan kuoresta tulisi niin paksu ja sisuksen paineesta niin kova, että laattatektoniikka ei käynnistyisi.

Toisten tutkimusten mukaan laattatektoniikan käynnistyminen on vaikeaa, vaikka planeetta olisi oikean kokoinen ja sen lämpötila ja koostumuskin olisivat sopivat. Sitäkään ei tarkkaan tiedetä, miten Maan laattatektoniikka on aikoinaan syntynyt.

Superteleskooppi etsii happea

Nykylaitteilla tähtitieteilijät saavat eksoplaneetoista selville vain läpimitan ja etäisyyden keskustähdestä. Uusilla laitteilla kuva tarkentuu.

Vuonna 2025 aloittaa toimintansa Euroopan eteläisen observatorion ESOn uusi teleskooppi ELT eli Extremely Large Telescope (äärimmäisen suuri teleskooppi) Chilen Atacaman autiomaassa.

Siitä tulee maailman suurin optinen teleskooppi: sen läpimitta on 39 metriä. Nykyisin isoimmat Maan päällä toimivat teleskoopit ovat läpimitaltaan noin 10 metriä. ELT:n luvataan tuottavan 16 kertaa tarkempia kuvia kuin avaruusteleskooppi Hubble.

Yksi ELT:n päätehtävistä on selvittää, miten monta eri kehitysvaiheissa olevaa Maan kaltaista planeettaa on Aurinkokunnan lähistöllä.

Sitä varten tutkitaan niin sanottuja protoplanetaarisia kiekkoja eli nuoren tähden ympärillä kiertäviä kaasusta, jäänkappaleista ja pölystä koostuvia litteitä kasaumia. Erityisesti tutkijoita kiinnostavat näiden kiekkojen alkuaineiden ja molekyylien jakauma ja massa.

Tutkijat toivovat, että näin voidaan täyttää Maan syntyyn liittyvät tietämyksen aukot ja selvittää, onko Aurinkokunnan lapsuus ollut samanlainen kuin muiden planeettajärjestelmien vai aivan omanlaisensa. ELT voi myös kertoa eksoplaneettojen massan.

Kun tiedetään planeetan massa ja etäisyys tähdestään, voidaan laskea planeetan tiheys.

Siitä taas voidaan arvioida sen kemiallinen koostumus ja ehkä päätellä, onko planeetalla magneettikenttä ja onko sen kuoren alla liikettä kuten Maassa.

Lisäksi tutkijat toivovat ELT:n tarkkuuden riittävän siihen, että sen avulla voidaan analysoida tunnettujen eksoplaneettojen kaasukehää.

Mieluiten tutkijat löytäisivät happea. Happi reagoi helposti muiden aineiden kanssa, ja sitä esiintyy vapaana vain kiviplaneettojen kaasukehässä, jos sitä syntyy jatkuvasti.

Maapallolla happea syntyy, kun kasvit ja levät yhteyttävät. Happi voi olla elämän merkki muuallakin.

ELT saattaa siis kertoa, onko elämää kehittynyt muuallakin vai onko Maa ainoa onnekas sattuma.