Кіріспе
Планетаның өмірге қаншалықты қолайлы екендігі белгілі Планеталық өмірге жарамдылық - планетаның немесе табиғи спутниктің өмірге қолайлы ортаны дамыту және сақтау әлеуетін өлшеу. Өмір планетада немесе спутникте тікелей эндогендік жолмен пайда болуы мүмкін немесе панспермия деп аталатын гипотетикалық процесс арқылы оған басқа денеден көшірілуі мүмкін. Өмір сүру үшін қоршаған ортада өмір сүрудің қажеті жоқ, сондай-ақ өмір сүру аймақтары (ЖА) өмірдің пайда болуы мүмкін жалғыз аймақтар болып табылмайды. Жерден тыс өмірдің бар болуы белгісіз болғандықтан, планеталық өмір сүру мүмкіндігі негізінен Жердегі жағдайлардың экстраполяциясы және Күн мен Күн жүйесінің ерекшеліктері, олар өмірдің гүлденуіне қолайлы болып көрінеді. Әсіресе, Жер бетінде қарапайым, бір жасушалы емес, күрделі, көп жасушалы организмдерді сақтап қалған факторлар қызықтырады. Осыған байланысты зерттеулер мен теориялар астрономия, планеталық ғылым және астробиологияның жаңадан пайда болып жатқан пәндері сияқты бірқатар табиғи ғылымдардың құрамдас бөлігі болып табылады. Өмірдің абсолютті талабы энергия көзі болып табылады, ал планеталық өмір сүру мүмкіндігі туралы түсінік астрономиялық дене өмірді қолдауы мүмкін болғанға дейін көптеген басқа геофизикалық, геохимиялық және астрофизикалық критерийлердің орындалуы керек екенін білдіреді. Астробиология жол картасында НАСА бас қоныстану критерийлерін "сулы судың кеңейтілген аймақтары" деп анықтады. 2018 жылдың тамызында зерттеушілер су әлемдері өмірді қолдауы мүмкін деп хабарлады. Өмір сүру қабілеті көрсеткіштерін және биосигнатураларды планеталық және экологиялық тұрғыдан түсіндіру керек. ХХ ғасырдың аяғында бұл салада екі жаңалық болды. Күн жүйесіндегі басқа планеталар мен айларды бақылау және роботтық ғарыш кемесі зерттеулер өмір сүру критерийлерін анықтау туралы маңызды ақпаратты берді және Жер мен басқа денелер арасындағы маңызды геофизикалық салыстыруларға мүмкіндік берді. Экзопланеталарды ашу 1990-шы жылдардың басында басталып, одан кейін жылдамдаған, бұл ғарышқа ғарыштық өмірді зерттеу үшін қосымша ақпарат берді. Бұл зерттеулер Күн планеталарды қосқан жұлдыздар арасында бірегей емес екенін растайды және Күн жүйесінен тыс жерде өмір сүру мүмкіндігін зерттеу көкжиегін кеңейтеді.
Planetary habitability is the measure of a planet's or a natural satellite's potential to develop and maintain environments hospitable to life. Life may be generated directly on a planet or satellite endogenously or be transferred to it from another body, through a hypothetical process known as panspermia. Environments do not need to contain life to be considered habitable nor are accepted habitable zones (HZ) the only areas in which life might arise. As the existence of life beyond Earth is unknown, planetary habitability is largely an extrapolation of conditions on Earth and the characteristics of the Sun and Solar System which appear favorable to life's flourishing. Of particular interest are those factors that have sustained complex, multicellular organisms on Earth and not just simpler, unicellular creatures. Research and theory in this regard is a component of a number of natural sciences, such as astronomy, planetary science and the emerging discipline of astrobiology. An absolute requirement for life is an energy source, and the notion of planetary habitability implies that many other geophysical, geochemical, and astrophysical criteria must be met before an astronomical body can support life. In its astrobiology roadmap, NASA has defined the principal habitability criteria as "extended regions of liquid water, In August 2018, researchers reported that water worlds could support life. Habitability indicators and biosignatures must be interpreted within a planetary and environmental context. The late 20th century saw two breakthroughs in the field. The observation and robotic spacecraft exploration of other planets and moons within the Solar System has provided critical information on defining habitability criteria and allowed for substantial geophysical comparisons between the Earth and other bodies. The discovery of exoplanets, beginning in the early 1990s and accelerating thereafter, has provided further information for the study of possible extraterrestrial life. These findings confirm that the Sun is not unique among stars in hosting planets and expands the habitability research horizon beyond the Solar System.
Жердің қоныстану қабілетін салыстыру
Жер - ғаламдағы тіршілік бар жалғыз жер, ал басқа жұлдыздар айналасындағы өмір сүруге жарамды аймақтар туралы есептер, мыңдаған экзопланеталар ашылуы және экстремофильдер деп аталатын организмдер өмір сүретін Жердегі экстремалды тіршілік орындарына жаңа түсініктер ғаламда өмір сүруге жарамды жерлер көп болуы мүмкін екенін көрсетеді. 2013 жылдың 4 қарашасында астрономдар Кеплер ғарыш миссиясының деректеріне сүйене отырып, Құс жолындағы жұлдыздар мен қызыл карликтер сияқты Күннің қоныстану аймақтарында айналып жүрген Жер шары өлшеміне дейінгі 40 миллиардқа жуық планета болуы мүмкін деп хабарлады. Бұл планеталардың 11 миллиарды Күнді жұлдыздай айналып жүрген болуы мүмкін. Ғалымдардың айтуынша, жақын орналасқан планета 12 жарық жылы қашықтықта болуы мүмкін. 2021 жылдың тамызында "сутекке бай атмосферасы бар ыстық, мұхитпен қапталған планеталарды" қамтитын мұхит планеталары деп аталатын өмір сүруге жарамды планеталардың жаңа класы туралы хабарланды. Гицеялық планеталар жақында жер бетіндегі телескоптармен, сондай-ақ 2021 жылдың 25 желтоқсанында ұшырылған Джеймс Вебб ғарыш телескобы (JWST) сияқты ғарыш телескоптарымен биосигнатуралар үшін зерттелуі мүмкін.
Жұлдыздық жүйелер
Планеталардың тіршілікке жарамдылығын түсіну олардың ана жұлдызынан басталады. Классикалық тіршілікке жарамды аймақ (HZ) тек беткі жағдайлар үшін ғана анықталады; бірақ жұлдыздық жарыққа тәуелді емес метаболизм HZ-ден тыс жерде де болуы мүмкін, планетаның ішкі бөлігінде, сұйық су бар жерде гүлденеді. 2015 жылдың тамызында жарияланған зерттеулерге сәйкес, өте ірі галактикалар Сарыжол галактикасы сияқты кіші галактикаларға қарағанда тіршілікке жарамды планеталардың қалыптасуы мен дамуына ыңғайлырақ болуы мүмкін. Дегенмен, планетаны тіршілікке жарамды ететін нәрсе – планетаның өз жұлдызынан дұрыс қашықтықта орналасуынан гөрі әлдеқайда күрделі мәселе, осылайша оның бетінде су сұйық күйде болуы мүмкін: әртүрлі геофизикалық және геодинамикалық аспектілер, сәулелену және ана жұлдызының плазмалық ортасы планеталардың эволюциясына және тіршілікке, егер ол пайда болған болса, әсер етуі мүмкін. Бірақ бұл біз білетін тіршілік үшін жеткілікті шарт емес, себебі тіршілікке жарамдылық – көптеген қоршаған орта параметрлерінің функциясы. Олар атмосфералық динамиканы, мысалы, озонның қалыптасуын қозғауға жеткілікті жоғары жиілікті ультракүлгін сәулеленуді шығарады, бірақ иондану тіршіліктің пайда болуын жоятын деңгейде емес. Олар фотосинтезге қолайлы толқын ұзындығында жеткілікті сәулеленуді шығарады. Сұйық су олардың айналасындағы планеталардың бетінде, орбиталық құлыптануға алып келмейтін қашықтықта болуы мүмкін. K типіндегі жұлдыздар Күннен әлдеқайда ұзақ тіршілікке жарамды болуы мүмкін. Ал кейінгі K және M класты қызыл ергежейлі жұлдыздар тіршілікке жарамды планеталар үшін де қолайлы мезбендер бола ма, жоқ па, олардың кең таралғанын ескере отырып, планеталық тіршілікке жарамдылық саласындағы ең маңызды ашық сұрақ болып табылады (қызыл ергежейлі жүйелердің тіршілікке жарамдылығы). Gliese 581 c, "супер Жер", қызыл ергежейлі жұлдыздың "тіршілікке жарамды аймағында" (HZ) айналып жүргені және сұйық суға ие болуы мүмкін екені анықталды. Алайда, парниктік эффект оны тіршілікті қолдау үшін тым ыстық ете алады, ал оның көршісі Gliese 581 d тіршілікке жарамдылыққа үміткер болуы мүмкін. 2010 жылдың қыркүйегінде осы екі планетаның арасындағы орбитада тағы бір планета, Gliese 581 g табылды. Алайда, бұл жаңалықты зерттеулер осы планетаның бар екендігіне күмән келтірді және ол "расталмаған" деп тізімделді. 2012 жылдың қыркүйегінде Gliese 163 жұлдызының айналасында айналып жүрген екі планетаның табылуы туралы хабарланды. Олардың бірі, Gliese 163 c, Жердің массасынан 6,9 есе ауыр және сәл ыстық, тіршілікке жарамды аймақта деп есептелді. 2020 жылғы зерттеу Күнге ұқсас жұлдыздардың шамамен жартысы тасты, потенциалды тіршілікке жарамды планеталарды ұстауы мүмкін екенін көрсетті. Атап айтқанда, олар G және K типіндегі жұлдыздардың айналасындағы ең жақын тіршілікке жарамды аймақ планетасы шамамен 6 парсек қашықтықта екенін және Күннен 10 парсек (32,6 жарық жылы) ішінде G және K типіндегі жұлдыздардың айналасында 4 тасты планета бар екенін бағалады.
Тұрақты қоныстану аймағы
Тұрғызылатын аймақ (ТA) – планетаның бетінде сұйық су сақтауға мүмкіндік беретін жұлдызды қоршаған кеңістіктің қабық тәрізді аймағы. ТA-ның ішкі шегі – су қорын буланыстырып жіберуге және су буының фотодиссоциациясына, сондай-ақ сутегінің ғарышқа ұшып кетуіне себеп болатын, қашуға ұшырайтын жылуханалық эффектінің арақашықтығы. ТA-ның сыртқы шегі – жұлдыздан планета бетін қату температурасынан жоғары ұстауға ең жоғары жылуханалық эффектінің жеткіліксіз болатын және конденсация тудыратын арақашықтық. Екіншіден, ТA-да немесе оған жақын жерде газ алып планетасы сияқты ірі массалы денелердің болуы Жер мөлшеріндегі денелердің қалыптасуына кедерес келтіруі мүмкін. Мысалы, астероид белдеуіндегі материя Юпитермен орбиталық резонанстарға байланысты планетаға бірігуге үлкермеген сияқты; егер алып планета қазіргі Венера мен Марс орбиталары арасындағы аймақта пайда болғанда, Жер қазіргі түрінде дамымаған болар еді. Дегенмен, ТA-ның ішіндегі газ алып планетаның дұрыс жағдайлар туғанда өмірге жарамды серіктері болуы мүмкін.
The inner edge of the HZ is the distance where runaway greenhouse effect vaporize the whole water reservoir and, as a second effect, induce the photodissociation of water vapor and the loss of hydrogen to space. The outer edge of the HZ is the distance from the star where a maximum greenhouse effect fails to keep the surface of the planet above the freezing point, and by condensation. Second, no large mass body such as a gas giant should be present in or relatively close to the HZ, thus disrupting the formation of Earth size bodies. The matter in the asteroid belt, for example, appears to have been unable to accrete into a planet due to orbital resonances with Jupiter; if the giant had appeared in the region that is now between the orbits of Venus and Mars, Earth would almost certainly not have developed in its present form. However a gas giant inside the HZ might have habitable moons under the right conditions.
Жұлдыздық өзгерістің төмендігі
Жарықтық өзгерісі барлық жұлдыздарға тән, бірақ мұндай құбылыстардың қарқындылығы кең ауқымды. Көптеген жұлдыздар салыстырмалы түрде тұрақты, бірақ айнымалы жұлдыздардың айтарлықтай бөлігі жарқыраудың кенеттен және күрт өсуіне жиі ұшырайды, нәтижесінде орбитадағы денелерге сәулелену энергиясының мөлшері артады. Мұндай жұлдыздар тіршілікке жарамды планеталарды ұстауға қолайсыз деп есептеледі, өйткені олардың болжамсыздығы мен энергия шығарудағы өзгерістер тірі организмдерге кері әсер етеді: белгілі бір температура диапазонына бейімделген тірі жандар температураның тым көп өзгеруін көтере алмайды. Сонымен қатар, жарқыраудың артуы көбінесе гамма және рентген сәулелерінің үлкен дозаларымен бірге жүреді, бұл өлімге алып келуі мүмкін. Атмосфералар мұндай әсерлерді азайтады, бірақ айнымалы жұлдыздардың айналасындағы планеталар олардың атмосферасын сақтап қала алмайды, себебі жоғары жиілікті энергия бұл планеталарды қорғаныш қаптамасынан үнемі айырылады. Күн, осы тұрғыдан және көптеген басқа жағдайлар бойынша, салыстырмалы түрде қауіпсіз: оның максималды және минималды энергия шығаруы арасындағы айырмашылық 11 жылдық күн циклында шамамен 0,1% құрайды. Күннің жарқылығындағы тіпті шағын өзгерістердің де тарихи кезеңде Жердің климатына елеулі әсер еткеніне күшті (бірақ толыққанды даусыз емес) дәлелдер бар: мысалы, екінші мыңжылдықтың ортасындағы Кіші мұз дәуірі Күннің жарқылығының салыстырмалы ұзақ мерзімді төмендеуінен туындаған болуы мүмкін. Осылайша, жұлдыздың жарықтығындағы айырмашылықтардың тіршілікке жарамдылыққа әсер етуі үшін оның нағыз айнымалы болуы міндетті емес. Белгілі күнге ұқсас жұлдыздардың бірі – 18 Scorpii, алайда, оның жанында тіршілік дамуының перспективалары үшін екі дене арасындағы жалғыз маңызды айырмашылық – 18 Scorpii үшін әлдеқайда үлкен болып көрінетін күн циклының амплитудасы.
Жоғары металлдық
Кез келген жұлдыздың материалының көп бөлігі сутегі мен гелийден тұрады, бірақ ауыр элементтердің (металдардың) мөлшерінде маңызды айырмашылықтар бар. Жұлдыздағы металдардың көп болуы протопланеталық дискіде бастапқыда бар ауыр материалдың мөлшерімен байланысты. Планеталық жүйелердің пайда болуының күн тұмандығы теориясына сәйкес, металдың аз мөлшері планеталардың пайда болу мүмкіндігін азайтады. Металға шала жұлдыздың айналасында пайда болған планеталардың массасы төмен болуы мүмкін, демек тіршілікке жарамсыз. Экзопланеталардың табылған жүйелерін спектроскопиялық зерттеулер металдың жоғары мөлшері мен планеталардың пайда болуы арасындағы байланысты растайды: "Планеталары бар, немесе кем дегенде бүгін табатын планеталарға ұқсас планеталары бар жұлдыздар, планеталық серіктері жоқ жұлдыздарға қарағанда металға бай екені анық". Жоғары металдық пен планеталардың пайда болуы арасындағы бұл байланыс сонымен қатар, тіршілікке қолайлы жүйелердің жас ұрпақ жұлдыздардың айналасында жиірек кездесетінін білдіреді, себебі ғаламның алғашқы кезеңдерінде пайда болған жұлдыздарда металдың мөлшері аз болады.
Планеталық сипаттамалары
Өмір сүруге қолайлылық көрсеткіштері мен биосигнатуралар планеталық және қоршаған ортаның жағдайында түсіндірілуі тиіс. Алып планеталардың табиғи серіктері де тіршілікке жарамды кандидаттар болып қала береді. Осы аймақтағы алты кандидаттың мөлшері Жердің екі есесінен кем. Кеплер тобының зерттеулеріне сүйене отырып, "Көктемдегі жол галактикасында кем дегенде 50 миллиард планета бар" екені, ал олардың "кем дегенде 500 миллионы" өмір сүруге қолайлы аймақта екені есептелді. Қай ортада тіршілік дамуы мүмкін екенін талдағанда, әдетте бактериялар мен археялар сияқты қарапайым, бір жасушалы организмдер мен күрделі метазоандар (жануарлар) арасында ерекшелік жасалады. Кез келген гипотетикалық өмір ағашында бір жасушалылық, көп жасушалылықтан бұрын келуі қажет, ал бір жасушалы организмдер пайда болған жерде, одан әрі күрделілік дамитынына кепілдік жоқ. Төменде тізілген планеталық ерекшеліктер жалпы өмір үшін маңызды деп саналады, бірақ әр жағдайда көп жасушалы организмдер бір жасушалы организмдерге қарағанда әлдеқайда талғамды.
Геология
Тасты планеталардың мантиясындағы радионуклидтердің концентрациясы Жер сияқты планеталардың тіршілікке жарамдылығы үшін шешуші болуы мүмкін. Мұндай планеталардың өмірінің маңызды бөлігінде тұрақты динамосы болмауы мүмкін, ал концентрациясы төмен планеталар геологиялық жағынан белсенді болмауы ықтимал. Планеталық динамолар күшті магниттік өрістер жасайды, олар планеталарды күн желдерінен және ғарыш сәулеленуінен қорғайды, соның салдарынан тіршіліктің пайда болуына немесе сақталуына қажет болуы мүмкін. Жұлдыздардың электромагниттік шығарылым спектрлерін пайдалану арқылы, Жерге ұқсас тіршілікке жарамды планеталарды қонақ ету ықтималдығы жоғары жұлдыздарды анықтауға болады. 2020 жылға дейін радионуклидтер нейтронды жұлдыздардың бірігуі сияқты сирек жұлдыздық процестерде пайда болады деп саналады. Қосымша геологиялық ерекшеліктер табиғи аспан денелерінің тіршілікке жарамдылығына маңызды немесе басты факторлар болуы мүмкін – оның ішінде денелердің жылуын және магниттік өрісін қалыптастыратын факторлар да бар. Олардың кейбіреулері әлі белгісіз немесе толыққанды түсініксіз және планета ғалымдары, геохимиктер және басқа мамандар зерттеп жатыр.
Геохимия
Жалпы алғанда, кез келген ғарыштық өмір Жердегідей негізгі биохимияға негізделген болуы мүмкін деп есептеледі, себебі өмір үшін ең маңызды төрт элемент – көміртек, сутек, оттегі және азот – ғаламдағы ең реакцияға қабілетті және көп таралған элементтер болып табылады. Шындығында, глицин сияқты өте қарапайым аминқышқылдары мен өте қарапайым биогендік қосылыстар метеориттерде және жұлдызаралық кеңістікте табылды. Бұл төрт элемент Жердің жалпы биомассасының 96%-дан астамын құрайды. Көміртек өзіне-өзі байланысып, күрделі және әртүрлі құрылымдарды құруға беделді, бұл оны тірі жасушаларды құрайтын күрделі механизмдер үшін өте қолайлы материал етеді. Сутек пен оттегі, су түрінде, биологиялық процестер жүзеге асырылатын және өмірдің пайда болуына әкелген алғашқы реакциялар орын алған ортаны құрайды. Көміртек пен оттегі арасындағы күшті ковалентті байланыстардың түзілуінен бөлінетін энергия, органикалық қосылыстарды тотықтыру арқылы қол жеткізіледі және барлық күрделі тіршілік формаларының отыны болып табылады. Бұл төрт элемент аминқышқылдарын құрайды, ал олар өз кезегінде тірі тіндердің құрамындағы ақуыздардың құрылыс блоктары болып табылады. Сонымен қатар, күкірт (ақуыздарды құру үшін қажет) және фосфор (ДНК, РНҚ және метаболизм үшін қажетті аденозин фосфаттарын құру үшін қажет) сирек емес. Ғарыштағы салыстырмалы мөлшері планеталар ішіндегі айырмашылықты әрдайым көрсете бермейді; мысалы, төрт өмір элементінің ішінде Жер қыртысында тек оттегі ғана көптеп кездеседі. Бұл сутек пен азот сияқты элементтердің көпшілігі, сондай-ақ көмірқышқыл газы, көміртек монооксиді, метан, аммиак және су сияқты олардың ең қарапайым және көп таралған қосылыстары жылы температурада газ тәрізді болатынымен түсіндіріледі. Күнге жақын ыстық аймақта бұл ұшқыш қосылыстар планеталардың геологиялық қалыптасуында маңызды рөл атқара алмады. Олардың орнына, олар көбінесе кремний (силиций мен оттегінің қосылысы, оттегінің салыстырмалы көптігін көрсетеді) сияқты тас тәрізді, ұшпайтын қосылыстардан тұратын жаңадан пайда болған қабықтың астында газ ретінде тұтқындалды. Алғашқы жанартаулар арқылы ұшқыш қосылыстардың шығарылуы планеталардың атмосферасының қалыптасуына үлкен үлес қосты. Миллер-Ури эксперименті энергия қолданылғанда, бастапқы атмосфераға ұшыраған қарапайым органикалық емес қосылыстар аминқышқылдарын синтездеуге қабілетті екенін көрсетті. Дегенмен, вулкандық газ шығару Жер мұхитындағы су мөлшерін түсіндіре алмады. Өмір үшін қажетті судың басым көпшілігі – және, мүмкін, көміртек – Күн жүйесінің сыртқы бөлігінен, Күннің жылуынан алыс, қатты күйде қалуы мүмкін болған жерден келді. Күн жүйесінің алғашқы жылдарында Жерге соқтығысқан кометалар ертедегі Жерге судың көп мөлшерін, сондай-ақ өмірге қажетті басқа ұшқыш қосылыстарды жеткізіп, өмірдің пайда болуына серпіліс берді. Осылайша, төрт "өмір элементі" басқа жерде де кең таралғанын күтуге негіз бар, бірақ өмірге қолайлы жүйеге ішкі планеталарды тұқымдау үшін ұзақ мерзімді орбитадағы денелердің қоры да қажет. Кометалар болмаса, біз білетін өмір Жерде болмас еді.
Микроорталықтар мен экстремофилдер
Өмір сүру шарттарының маңызды толықтыруы – планетаның өмірді қолдау үшін тек шағын бөлігі ғана қажет, оны «Алтын қалампыр шегі» немесе «Ұлы пребиотикалық орын» деп атайды. Астробиологтар көбінесе «микроорталармен» айналысады, сонымен қатар «эволюциялық күштердің – мутация, таңдау және генетикалық ауытқу сияқты – микроорганизмдерде қалай әрекет ететінін және микроортаның өзгеруіне қалай жауап беретінін білуде біздің негізгі түсінігіміз жетіспейді» деп атап көрсетеді. Экстремофилдер – қатал жағдайларда, тіршілікке қауіпті деп есептелетін ортада тіршілік ететін Жер организмдері. Көбінесе (бірақ әрқашан емес) бір жасушалы, экстремофилдерге күшті сілтілік және қышқылдық организмдер, сондай-ақ гидротермальдық тетіктерде 100°C-тан жоғары су температурасында тіршілік ете алатындар кіреді. Экстремальды жағдайларда өмірдің табылуы өмір сүрудің анықтамасын күрделендірді, бірақ зерттеушілердің арасында өмірдің сақталуы мүмкін жағдайлардың белгілі ауқымын кеңейтуге үлкен қызығушылық тудырды. Мысалы, күн шарттарына байланысты атмосфераны ұстап тұра алмайтын планета, терең көлеңкелі жарық немесе жанартау үңгірінің ішінде мұны істей алуы мүмкін. Сол сияқты, кратерлі жер бедері алғашқы өмірге пана болуы мүмкін. Лаун Хилл кратері астробиологиялық үлгі ретінде зерттелді, зерттеушілердің пікірінше, жылдам шөгінділердің толуы микробтық организмдер үшін қорғалған микроорта жасады; Марстың геологиялық тарихында ұқсас жағдайлар болған болуы мүмкін. Өмірді қолдамайтын Жер ортасы астробиологтарға организмдердің төзімділік шегін анықтауда әлі де маңызды. Әдетте Жердегі ең құрғақ жер саналатын Атакама шөлінің ортасы өмірді қолдауға қабілетсіз болып көрінеді, сондықтан ол NASA және ESA зерттеулеріне тақырып болды: ол Марсқа ұқсас және оның жиектеріндегі ылғал градиенттері стерильдік пен өмір сүру арасындағы шекараны зерттеу үшін өте қолайлы. Атакама 2003 жылы зерттелді, бұл 1970 жылдарда Марсқа жасалған «Викинг» экспедициясынан алынған тәжірибелерді ішінара қайталады; екі топырақ үлгісінен ДНК табылмады, ал инкубациялық тәжірибелер биосигнатураларға теріс нәтиже берді.
Альтернативті жұлдыз жүйелері
Жерден тыс тіршіліктің мүмкіндігін анықтауда астрономдар ұзақ жылдар бойы Күн сияқты жұлдыздарға назар аударды. Дегенмен, Күн жүйесіне ұқсас планеталық жүйелердің сирек кездесетіні анықталғандықтан, олар Күн жүйесінен мүлдем өзгеше жүйелерде тіршілік пайда болу мүмкіндігін зерттеуге кірісті. F, G, K және M типтегі жұлдыздардың мекенді экзопланеталарды қабылдай алатыны айтылуда. NASA-ның Кеплер ғарыш телескобынан алынған деректерді пайдалана отырып жасалған зерттеулерге сәйкес, Күнге температурасы жақын жұлдыздардың шамамен жартысында бетінде сұйық суды сақтай алатын тас планеталар болуы мүмкін.
Бинарлық жүйелер
Типик бағалаулар барлық жұлдыздық жүйелердің 50% немесе одан да көп бөлігі екілік жүйелер екенін көрсетеді. Бұл ішінара үлгілік қателік болуы мүмкін, себебі массивті және жарқын жұлдыздар көбінесе екілік жұлдыздар болып табылады және оларды байқау мен каталогтау оңайырақ; дәлірек талдау көрсеткендей, жалпы жұлдыздар көбінесе жалғыз болып табылады, сондықтан барлық жұлдыздық жүйелердің үштен екісі дерлік жалғыз. Екіліктегі жұлдыздар арасындағы арақашықтық бір астрономиялық бірліктен (АБ, Жер мен Күн арасындағы орташа қашықтық) кем емес, бірнеше жүз АБ-ға дейін жете алады. Соңғы жағдайларда, егер планета басқа жұлдыздың айналасында орналасса, гравитациялық әсерлер шамалы болады және орбита тым эксцентрикалық болмаса, мекендеуге жарамдылық бұзылмайды (мысалы, «Немезис» қараңыз). Дегенмен, егер арақашықтық айтарлықтай аз болса, тұрақты орбита мүмкін болмайды. Егер планетаның негізгі жұлдызына дейінгі қашықтығы екінші жұлдызға ең жақын келген нүктенің шамамен бестен бірінен артық болса, орбиталық тұрақтылыққа кепілдік берілмейді. Планеталар екілік жүйеде қалыптаса ала ма, жоқ па деген мәселе ұзақ уақыт бойы белгісіз болды, себебі гравитациялық күштер планеталардың қалыптасуына кедергі келтіруі мүмкін. Карнеги институтындағы Алан Босс жүргізген теориялық зерттеулер газ гиганттарының жеке жұлдыздар сияқты екілік жүйедегі жұлдыздардың айналасында да қалыптаса алатынын көрсетті. Күнге ең жақын жұлдыздық жүйе – Альфа Центаврды зерттеу нәтижесінде, мекендеуге жарамды планетарды іздеу кезінде екілік жүйелерді ескермеудің қажеті жоқ екені анықталды. Centauri A және B ең жақын нүктеде 11 АБ қашықтықта (орташа 23 АБ) орналасқан, және екеуінің де тұрақты мекендеу аймақтары болуы керек. Жүйедегі симуляцияланған планеталардың ұзақ мерзімді орбиталық тұрақтылығын зерттеу көрсеткендей, екі жұлдыздан шамамен үш АБ қашықтықтағы планеталардың орбитасы тұрақты болып қалуы мүмкін (яғни, жартылай негізгі ось 32 000 екілік кезең ішінде 5%-дан аз ауытқумен). 4,5 миллиард жылға арналған тұрақты мекендеу аймағы (CHZ) Centauri A үшін консервативті түрде 1,2–1,3 АБ, ал Centauri B үшін 0,73–0,74 АБ құрайды – екі жағдайда да тұрақты аймақтың ішінде.
Қызыл карлик жүйелері
M типті жұлдыздар да өмір сүруге жарамды экзопланеталардың болуы мүмкін қоныс орындары ретінде қарастырылады, тіпті Проксима b сияқты шашулы жұлдыздар да. Қызыл карлик жұлдыздардың өмір сүруге жарамдылығын анықтау, ғаламдағы өмірдің қаншалықты жиі кездесуі мүмкін екенін білуге көмектеседі, себебі қызыл карликтер галактикадағы жұлдыздардың 70-90% құрайды. Дегенмен, шашулы жұлдыздар экзопланеталардың атмосферасын тозу арқылы олардың өмір сүруге жарамдылығын қатты төмендетуі мүмкін екенін есте ұстау қажет.
Өлшемі
Астрономдар көптеген жылдар бойы қызыл карликтерді тіршілікке жарамды орта деп санамай келді. Олардың шағын мөлшері (0,08-ден 0,45 күн массасына дейін) ядролық реакцияларының өте баяу өтуіне және аз жарық шығаруына (күннің 3%-ынан бастап 0,01%-ға дейін) себеп болады. Қызыл карлик айналысындағы планетаның Жерге ұқсас беттік температураға жетуі үшін, оның жұлдызына өте жақын болуы керек: Lacaille 8760 сияқты жұлдыз үшін 0,3 АЕ (Меркурий орбитасының ішінде), ал Proxima Centauri сияқты жұлдыз үшін 0,032 АЕ-ге дейін (мұндай планетада жыл тек 6,3 күнге созылады). Осындай қашықтықта жұлдыздың гравитациясы планетаның бір жағын жұлдызға қарай, екінші жағын кері бұрып, құлыптау құбылысына (tidal locking) әкеледі. Планетаның бір жағы мәңгілікке жұлдызға қарап тұрады, ал екінші жағы одан алысқа бұрылады. Мүмкін болатын тіршілік тозаққа немесе терең тоңуға ұшырамау үшін, планетаның атмосферасы жұлдыздың жылуын күндізгі жағынан түнгі жағына жеткілікті түрде таратуы керек, немесе өмірге жарамды аймақта газ гиганты болуы керек, оның ішінде жұлдызға емес, планетаға құлыпталған өмірге жарамды ай орналасуы мүмкін, бұл айдың бетінде радиацияның тегіс таралуын қамтамасыз етеді. Ұзақ уақыт бойы мұндай қалың атмосфера күн сәулесінің бетке жетуіне кедергі келтіріп, фотосинтезді тоқтатуы мүмкін деп есептелді. Бірақ соңғы зерттеулер бұл пессимизмді жеңілдетті. NASA-ның Калифорниядағы Эймс зерттеу орталығының ғалымдары Роберт Хаберле және Манодж Джоши жүргізген зерттеулер, планетаның атмосферасы (CO2 және H2O парниктік газдарын қамтитын болса) жұлдыздың жылуын түнгі жаққа тиімді жеткізу үшін тек , болуы керек екенін көрсетті. Бұл фотосинтез үшін қажетті деңгейге жақын, бірақ кейбір модельдерде қараңғы жақта су мұзы болып қалуы мүмкін. Гринвич колледжінің профессоры Мартин Хит теңіз суының мұздай қатып қалмай, түнгі жақтағы мұз қабатының астында еркін ағылуға мүмкіндік беретіндей тереңдіктегі мұхит бассейндері болса, тиімді түрде айналымалы болатынын көрсетті. Одан әрі зерттеулер, фотосинтездік белсенді сәулелену мөлшерін ескере отырып, қызыл карлик жүйелеріндегі құлыпталған планеталар жоғары өсімдіктер үшін де өмірге жарамды болуы мүмкін деген қорытындыға келді.
Тұрғылықтылықты шектеудің басқа факторлары
Дегенмен, қызыл карликтерді тіршілікке жарамсыз ететін жалғыз фактор – олардың мөлшері емес. Қызыл карлик планетасында түнгі жағында фотосинтез мүмкін емес, себебі ол күнды ешқашан көрмейді. Күннің шығуы мен батуы болмағандықтан, таулардың көлеңкелі аймақтары мәңгілікке солай қалады. Фотосинтезді біз түсінгендей қиындататын себебі, қызыл карлик сәулеленудің көп бөлігін инфрақызыл сәуле түрінде шығарады, ал Жерде бұл процесс көрінетін жарыққа тәуелді. Бұл жағдайдың да оң жақтары бар. Көптеген құрлықтағы экожүйелер фотосинтез емес, хемосинтезге сүйенеді, бұл қызыл карлик жүйесінде мүмкін болар еді. Негізгі жұлдыздың қозғалмауы өсімдіктерге жапырақтарын күнге бұру, көлеңке/күннің өзгеруіне бейімделу немесе түнде фотосинтезден сақталған энергияға ауысу қажеттілігін жояды. Күн мен түннің алмасуының болмауы, соның ішінде таңғы және кешкі жарықтың әлсіздігі, белгілі бір сәулелену деңгейінде әлдеқайда көп энергияның болуын қамтамасыз етеді. Қызыл карликтер тұрақты, үлкен құрбыларына қарағанда әлдеқайда өзгергіш және күшті. Олар көбінесе айлар бойы олардың шығаратын жарығын 40%-ға дейін азайтатын жұлдыздық дақтармен жабылады, ал кейде бірнеше минут ішінде жарықтығын екі есеге арттыратын алып жарқырауларды шығарады. Мұндай өзгерістер тіршілік үшін өте зиянды, себебі ол биологиялық алғышарттарды құрайтын кез келген күрделі органикалық молекулаларды ғана емес, сонымен қатар планета атмосферасының маңызды бөлігін жояды. Қызыл карлик планетасында тіршілікке қолдау көрсету үшін, оны жарқыраулардан қорғайтын жылдам айналатын магниттік өріс қажет. Жерге бекітілген планета өте баяу айналады, сондықтан оның ядросында геодинамо пайда бола алмайды. Қызыл карликтердің өмірлік цикліндегі күшті жарқырау кезеңі шамамен алғашқы 1,2 миллиард жылға созылады деп есептеледі. Егер планета құйылудан қашу үшін қызыл карликтен алыс қалыптасып, осы даулы бастапқы кезеңнен кейін жұлдыздың тіршілікке жарамды аймағына көшіп келсе, онда тіршілік дамуына мүмкіндік тууы мүмкін. Алайда, 7-12 миллиард жыл бұрынғы Барнард жұлдызының байқаулары тіпті ескі қызыл карликтердің де маңызды жарқырау белсенділігіне ие болуы мүмкін екенін көрсетеді. Барнард жұлдызының белсенділігі аз деп ұзақ уақыт бойы болжалды, бірақ 1998 жылы астрономдар оның жарқырау жұлдызы екенін көрсететін күшті жұлдыздық жарқырауды байқады.
Ұзақ өмір сүру және барлық жерде болуы
Қызыл жұлдыздардың басқа жұлдыздарға қарағанда өмірге жарамды орта ретінде бір артықшылығы бар: олардың өмір сүру ұзақтығы әлдеқайда артық. Адамзат Жер бетінде пайда болу үшін 4,5 миллиард жыл кетті, ал бізге белгілі өмір тағы 1-2,3 миллиард жыл бойы қолайлы жағдайларды көреді. Қызыл жұлдыздардың өмір сүру мерзімі, керісінше, триллиондаған жылға созылуы мүмкін, себебі олардың ядролық реакциялары ірі жұлдыздарға қарағанда әлдеқайда баяу, яғни тіршілік дамуы мен өмір сүруі үшін көбірек уақыт болады. Кез келген қызыл жұлдыздың мекендік аймағында планета табу ықтималдығы төмен болғанымен, барлық қызыл жұлдыздардың мекендік аймақтарының жалпы көлемі олардың кең таралғандығын ескере отырып, Күн сияқты жұлдыздардың айналасындағы мекендік аймақтың жалпы көлеміне тең. Бұған қоса, бұл мекендік аймақтың жалпы көлемі ұзаққа созылады, өйткені қызыл жұлдыздар жүздеген миллиард жыл немесе одан да көп уақыт бойы негізгі тізбекте сақталады. Дегенмен, жоғарыда айтылған кемшіліктермен байланысты, қызыл жұлдыздардың микробтар үшін ұзақ уақыт бойы мекендік орта болып қалуы мүмкін, ал Күн сияқты, қысқа өмір сүретін сары жұлдыздар жануарлар үшін ұзақ уақыт бойы мекендік орта болып қалады.
G типті жұлдыз жүйелері
G типті жұлдыздар Жерге ең ұқсас экзопланеталарды, яғни Жер сияқты планеталарды қабылдауға мүмкіндік береді.
K-түрлі жұлдыз жүйелері
K типті жұлдыздар супер жайлы экзопланеталар үшін қажетті жағдайларды қамтамасыз етеді, яғни Жерден де жайлырақ өмір сүруге болатын экзопланеталар.
Үлкен жұлдыздар
Соңғы зерттеулер көрсеткендей, ~100 Күн массасынан асатын өте үлкен жұлдыздарда, өмір сүруге қолайлы аймақта жүздеген Меркурий мөлшеріндегі планеталардан тұратын планеталық жүйелер болуы мүмкін. Мұндай жүйелерде қоңыр ергежейлі жұлдыздар және төмен салмақты жұлдыздар (~0.1–0.3 Күн массасы) да болуы мүмкін. Дегенмен, бірнеше Күн массасынан асатын жұлдыздардың өте қысқа ғұмырлық мерзімі планетаның салқындауына, тіпті тұрақты биосфераның қалыптасуына қажетті уақытты да қамтамасыз етпейді. Осылайша, өмірге жарамды массивті жұлдыздар қарастырылмайды. Алайда, массивті жұлдыздар жүйесі өмірдің пайда болуына басқа жолмен әсер етуі мүмкін – жүйенің орталық бөлігіндегі массивті жұлдыздың суперновалық жарылысы арқылы. Бұл супернова, массивті жұлдыз негізгі тізбектен шыққан кезде пайда болған ауыр элементтерді кеңістікке таратып, бұрынғы массивті жұлдыз жүйесіндегі потенциалды төмен салмақты жұлдыздардың жүйелерін суперновалық жарылысқа жақын жердегі ауыр элементтердің мол қорымен байытуы мүмкін. Бірақ, бұл суперновалық материалдың нәтижесінде қандай планеталар қалыптасатыны және олардың қаншалықты өмір сүруге жарамды болатыны туралы ештеңе айтпайды.
Суға негізделген өмір сүруге жарамды планеталардың төрт класы
Жерге ұқсас планеталардың қалыптасуы үшін маңызды факторларды қарастырғанда, Lammer және авторлар тобы суға тәуелді тіршілік ортасының төрт түрін жіктеді: I сыныпты тіршілік ортасы – планеталық денелер, онда жұлдыздық және геофизикалық жағдайлар жер бетінде сұйық судың болуын, сонымен бірге күн сәулесін қамтамасыз етеді, осылайша күрделі көпжасушалы организмдердің пайда болуына мүмкіндік тудырады. II сыныпты тіршілік ортасына бастапқыда Жерге ұқсас жағдайларға ие денелер кіреді, бірақ жұлдыздық немесе геофизикалық жағдайларға байланысты олардың бетінде сұйық суды сақтап қалу қабілетін жоғалтады. Марс және, мүмкін, Венера – күрделі тіршілік формаларының дамымауы мүмкін осы сыныптың мысалдары. III сыныпты тіршілік ортасы – планеталық денелер, онда сұйық су мұхиттары жер бетінің астында орналасқан, олар силикатқа бай ядромен тікелей әрекеттесе алады. Мұндай жағдай жұлдызынан тым алыс орналасқан, бетінде сұйық судың болуы мүмкін емес, бірақ жер асты сулары геотермальдық жылудың әсерінен сұйық күйде қалады. Европа мен Энцелад мұндай ортаның екі мысалы. Мұндай әлемдерде энергия көзі ретінде жарық болмайды, сонымен қатар метеориттер әкелген органикалық заттар (кейбір сценарийлерде өмірдің басталуы үшін қажет деп есептеледі) сұйық суға оңай жетпеуі мүмкін. Егер планета тек жер астында ғана тіршілікке жайлы болса, биосфера планетаның барлық ортасын байқалатын түрде өзгерте алмайды, сондықтан экзопланетада оның болуын анықтау өте қиын болады. IV сыныпты тіршілік ортасы екі мұз қабатының арасындағы сұйық су қабаттарын немесе мұздың үстіндегі сұйықтықтарды қамтиды. Егер су қабаты жеткілікті қалың болса, оның түбіндегі су жоғары қысымның салдарынан қатты фазада (мұз полиморфтары) болады. Ганимед пен Каллисто осы сыныптың ықтимал мысалдары. Олардың мұхиттары қалың мұз қабаттарымен жабылып жатыр деп саналады. Мұндай жағдайларда тіпті қарапайым тіршілік формаларының пайда болуы да өте қиын болуы мүмкін, себебі тіршілік үшін қажетті ингредиенттер толығымен сейілтіліп кетеді.
Class I habitats are planetary bodies on which stellar and geophysical conditions allow liquid water to be available at the surface, along with sunlight, so that complex multicellular organisms may originate. Class II habitats include bodies which initially enjoy Earth like conditions, but do not keep their ability to sustain liquid water on their surface due to stellar or geophysical conditions. Mars, and possibly Venus are examples of this class where complex life forms may not develop. Class III habitats are planetary bodies where liquid water oceans exist below the surface, where they can interact directly with a silicate rich core. Such a situation can be expected on water rich planets located too far from their star to allow surface liquid water, but on which subsurface water is in liquid form because of the geothermal heat. Two examples of such an environment are Europa and Enceladus. In such worlds, not only is light not available as an energy source, but the organic material brought by meteorites (thought to have been necessary to start life in some scenarios) may not easily reach the liquid water. If a planet can only harbor life below its surface, the biosphere would not likely modify the whole planetary environment in an observable way, thus, detecting its presence on an exoplanet would be extremely difficult. Class IV habitats have liquid water layers between two ice layers, or liquids above ice. If the water layer is thick enough, water at its base will be in solid phase (ice polymorphs) because of the high pressure. Ganymede and Callisto are likely examples of this class. Their oceans are thought to be enclosed between thick ice layers. In such conditions, the emergence of even simple life forms may be very difficult because the necessary ingredients for life will likely be completely diluted.
Галактикалық көршілес
Планеталар мен олардың жұлдыздық жүйелерінің қасиеттерімен қатар, кең галактикалық орта да тіршілікке жарамдылыққа әсер етуі мүмкін. Ғалымдар галактикалардың белгілі бір аймақтарының (галактикалық тіршілікке жарамды аймақтар) басқаларына қарағанда тіршілікке қолайлырақ болу мүмкіндігін қарастырды; Күн жүйесі, Орион саласында, Құс жолы галактикасының шетінде тіршілікке ыңғайлы жерде деп есептеледі: ол шарықты шоғырда емес, онда тым жоғары жұлдыз тығыздығы тіршілікке зиянды, себебі шамадан тыс сәулелену мен гравитациялық бұзылыстар болады. Шарықты шоғырлар негізінен ескі, металға кедей жұлдыздардан тұрады. Бұдан әрі, шарықты шоғырларда жұлдыздардың ұзақ ғұмыры олардың немесе жақын орналасқан басқа жұлдыздардың жұлдыздық эволюциясының жоғары деңгейін білдіреді, бұл жақындығының салдарынан планеталардағы тіршілікке ауыр зиян келтіруі мүмкін, егер олар пайда болса. Ол белсенді гамма-сәулелену көзіне жақын емес. Ол галактикалық орталыққа жақын емес, онда жұлдыз тығыздығының артуы иондаушы сәулеленудің (мысалы, магнетарлар мен жарылыстардан) ықтималдығын арттырады. Галактикалардың ортасындағы аса ірі қара тесіктер де жақын жердегі денелерге қауіп төндіруі мүмкін. Күннің галактикалық орталықтың айналасындағы дөңгелек орбитасы оны галактиканың спиральді салаларынан алыс ұстайды, онда қарқынды сәулелену мен гравитация бұзылуларға алып келуі мүмкін. Осылайша, тіршіліктің пайда болуы үшін ең қажетті нәрсе – салыстырмалы оқшаулану. Егер Күн басқа жүйелердің арасында тығыз орналасса, қауіпті сәулелену көздеріне тым жақын болу ықтималдығы айтарлықтай артады. Сонымен қатар, жақын көршілер Оорт бұлты мен Койпер белдеуі нысандары сияқты орбиталық денелердің тұрақтылығын бұзуы мүмкін, егер олар ішкі Күн жүйесіне түсіп кетсе, бұл апатқа әкелуі мүмкін. Жұлдыздардың тығыз жиналуы тіршілікке жарамдылық үшін зиянды болса, тым оқшаулану да солай. Күн сияқты металға бай жұлдыз, Құс жолының ең шеткі аймақтарында металдардың салыстырмалы мөлшерінің төмендеуіне және жұлдыздардың пайда болуының жалпы жетіспеуіне байланысты пайда болмауы мүмкін. Осылайша, Күн жүйесі сияқты "қалалық" орналасқан жер, Галактиканың орталығына немесе ең шеткі аймақтарына қарағанда артық.
It is not in a globular cluster where immense star densities are inimical to life, given excessive radiation and gravitational disturbance. Globular clusters are also primarily composed of older, probably metal poor, stars. Furthermore, in globular clusters, the great ages of the stars would mean a large amount of stellar evolution by the host or other nearby stars, which due to their proximity may cause extreme harm to life on any planets, provided that they can form. It is not near an active gamma ray source. It is not near the galactic center where once again star densities increase the likelihood of ionizing radiation (e. g., from magnetars and supernovae). The supermassive black holes at the centers of galaxies may also prove a danger to any nearby bodies. The circular orbit of the Sun around the galactic center keeps it out of the way of the galaxy's spiral arms where intense radiation and gravitation may again lead to disruption. Thus, relative isolation is ultimately what a life bearing system needs. If the Sun were crowded amongst other systems, the chance of being fatally close to dangerous radiation sources would increase significantly. Further, close neighbors might disrupt the stability of various orbiting bodies such as Oort cloud and Kuiper belt objects, which can bring catastrophe if knocked into the inner Solar System. While stellar crowding proves disadvantageous to habitability, so too does extreme isolation. A star as metal rich as the Sun would probably not have formed in the very outermost regions of the Milky Way given a decline in the relative abundance of metals and a general lack of star formation. Thus, a "suburban" location, such as the Solar System enjoys, is preferable to a Galaxy's center or farthest reaches.
Альтернативті биохимия
Көптеген зерттеулер шетелдік тіршілік туралы зерттеулер дамыған тіршілік формаларының Жердегі тіршілікке қойылатын талаптармен ұқсас болуы керек деген болжаммен басталады. Алайда, басқа типтегі биохимия гипотезасы, тіршілік формаларының басқа метаболизм механизмі бойынша даму мүмкіндігін ұсынады. «Шетелдікті дамыту» еңбегінде биолог Джек Коэн мен математик Иан Стюарт сирек кездесетін Жер гипотезасына негізделген астробиологияның шектеулі және қиялы жоқ екенін айтады. Олар Жерге ұқсас планеталардың өте сирек кездесетінін, бірақ көміртекті емес күрделі тіршіліктің басқа ортада пайда болуы мүмкін екенін көрсетеді. Көміртекке ең көп айтылатын балама – кремнийге негізделген тіршілік, ал аммиак пен көмірсутектер кейде суға балама еріткіштер ретінде ұсынылады. Астробиолог Дирк Шульце Макух және басқа ғалымдар планетаның тіршілікке жарамдылық индексін ұсынды, оның критерийлері «сұйық еріткішті ұстау мүмкіндігін» қамтиды, бұл міндетті түрде сумен шектелмейді. Көптеген болжамдық идеялар Жерден мүлдем өзгеше денелерге, мысалы, планеталарға бағытталған. Астроном Франк Дрейк, шетелдік тіршілікті іздеудің белгілі жақтаушысы, нейтрон жұлдызындағы тіршілікті елестетті: субмикроскопиялық «ядролық молекулалар» бірігіп, Жердегі тіршілікке қарағанда миллиондаған есе жылдам өмірлік циклға ие жаратылыстарды құрайды. «Қиялға толы және әзілге құрылған» деп аталған бұл идея ғылыми фантастикалық бейнелерге жол ашты. Карл Саган, шетелдік тіршілікке қатысты тағы бір оптимист, 1976 жылғы мақаласында Юпитердің жоғары атмосферасында үнемі ауада жүретін организмдердің болу мүмкіндігін қарастырды. Коэн мен Стюарт сондай-ақ күн ортасында және газды алып планеталардың атмосферасында тіршілікті көз алдына елестетті.
"Жақсы Юпитерлер"
"Жақсы Юпитерлер" – бұл Күн жүйесіндегі Юпитер сияқты, өз жұлдыздарының айналасында тұрақты орбиталармен айналып, қоныстану аймағынан тым алыс болғанымен, оны бұзбау үшін жеткілікті жақын орналасқан газ гиганттары. Олардың екі маңызды қызметі бар: біріншіден, ішкі планеталардың орбиталарын және климаттарын тұрақтандыруға көмектеседі, екіншіден, ішкі жұлдыз жүйесін құрып кетуге әкелетін кометалар мен астероидтардан сақтайды. Юпитер Күннің айналасында Жер мен Күн арасындағы қашықтықтан шамамен бес есе ұзақ жерде орналасқан. Басқа планеталар жүйелерінде де осындай "жақсы Юпитерлерді" осы қашықтықта табуға болады. 1994 жылы Шоумейкер-Леви 9 кометасы алып планетаға шағылысқанда Юпитердің "қамқор" рөлі айқын көрінді. Дегенмен, бұл туралы дәлелдер толыққанды емес. Зерттеулер көрсеткендей, Жерге түсетін объектілердің қарқынына Юпитердің әсері бұрынғыдай қарапайым емес. Күн жүйесінің ерте тарихындағы Юпитердің рөлі жақсы зерттелген және аз дау тудырады. Күн жүйесінің қалыптасу кезеңінде Юпитер планетамыздың сумен қамтамасыз етілуінде маңызды рөл атқарды: ол астероидтар белдеуінің эксцентрициттігін арттырып, көптеген астероидтардың Жер орбитасын кесіп өтуіне және су мен көмірқышқыл газы сияқты маңызды ұшқыш элементтермен қамтамасыз етуіне мүмкіндік берді. Жер қазіргі массасының жартысына жеткенге дейін Юпитер-Сатурн аймағындағы мұзды денелер мен бастапқы астероид белдеуінен келген кішкентай денелер Юпитер мен Сатурнның гравитациялық әсерінен сумен қамтамасыз етілді. Осылайша, газ гиганттары қазір пайдалы қорғаушылар болса да, бұрын өмірге қажетті материалдардың жеткізушілері болды. Керісінше, Юпитер сияқты денелер, егер олар қоныстану аймағына тым жақын болса (мысалы, 47 Ursae Majoris) немесе қоныстану аймағын кесіп өтетін эксцентриктік орбитасы болса (мысалы, 16 Cygni B), жүйеде Жерге ұқсас планетаның пайда болуын қиындатады. Тұрақты қоныстану аймағы туралы жоғарыдағы талқылауды қараңыз. Алайда, қоныстану аймағына жылжу процесінде Юпитер сияқты планета жер планетасын серік ретінде ұстап алуы мүмкін. Мұндай планета бастапқыда әлсіз байланыста болса және тік орбитада қозғалса да, жұлдыздың гравитациялық әсері жаңа серікті планетаның жұлдыз айналасындағы орбитасымен бір бағыттағы жақын, дөңгелек орбитаға тұрақтандыруы мүмкін.
Өмірдің өмір сүруге әсері
Өмірдің пайда болуына әсер ететін факторлардың қосымшасы – өмірдің өзі қалыптасқаннан кейін, өмір сүруге қолайлы жағдайды тудыратын факторға айналады деген пікір. Жердегі маңызды мысал – ежелгі цианобактериялардың молекулалық оттегі газын өндіруі, соңынан фотосинтез жасайтын өсімдіктердің пайда болуы, бұл Жер атмосферасының құрамында радикалды өзгерістерге алып келді. Бұл орталық өзгеріс Ұлы Тотығу Оқиғасы деп аталады. Бұл оттегі кейінгі жануарлар түрлерінің тыныс алуы үшін өте маңызды болып шықты. 1975 жылы Джеймс Лавлок ұсынған геобиосфераның ғылыми моделі – Гайя гипотезасы, өмірдің жалпы алғанда өзіне қолайлы жағдайды дамыту және сақтау арқылы, өзінің үзіліссіз болуына қажетті планеталық ортаны құруға көмектесетінін көрсетеді. Сол сияқты, Дэвид Гринспун "тірі әлемдер гипотезасын" ұсынды, онда планетадағы бар өмірден өмір сүруге қабілеттіліктің анықтамасын бөліп қарастыру мүмкін емес. Геологиялық және метеорологиялық жағынан белсенді планеталар биологиялық жағынан да тірі болуы мүмкін, және "планета мен оның өмірі бірге эволюциялайды". Бұл Жер жүйесі ғылымының негізі болып табылады.
Кездейсоқтық рөлі
2020 жылы планеталық климаттың 3 миллиард жылдық эволюциясын модельдеу компьютерлік симуляциясы кері байланыстың планеталардың өмірге жарамсыз тым ыстық немесе тым суық болуын болдырмау үшін қажетті, бірақ жеткілікті емес жағдай екенін, сондай-ақ тағдырдың да маңызды рөл атқаратынын көрсетті. Бұған қоса, планеталардың жылулық тұрғылықтылығына әсер ететін әлі белгісіз факторлар бар, мысалы, "климаттың өлімге әкелетін температураға дейін қабысуына жол бермейтін кері байланыс механизмі (немесе механизмдері)".