Tumeaine, mis arvatakse eksisteerivat oma gravitatsiooniliste mõjude tõttu Universumile, on teadlaste jaoks siiani mõistatuslik. Uus uurimus aga väidab, et tumeaine võib aidata elul areneda ning püsima jääda kaugetel planeetidel väljaspool meie päikesesüsteemi.
Galaktika keskel asuvad eksoplaneedid võivad koguda piisavalt tumeainet eluks vajaliku soojuse hoidmiseks. Pilt: ESO
Kui mõelda sellele, mis toetaks elu teisel planeedil, pole tumeaine tõenäoliselt esimene mõte, mis pähe tuleb. Dan Cooper ja Jason Steffen aga arvavad, et tumeaine panustab elu arenemisse kaugetes maailmades väljaspool meie päikesesüsteemi, kirjutab Physorg.com.
Teadlased pakuvad välja, et tumeaine osakesed võivad vajuda planeedi koorde ning aine annihilatsiooni kaudu vabastada piisavalt energiat, hoidmaks planeedi pealispinda piisavalt soojana vedela vee hoidmiseks – seda isegi väljaspool tavapärast elutsetavat ala.
Tumeaine postuleeris 1933. aastal Fritz Zwicky ning 1970. aastatel Vera Rubin, selgitamaks täheparvedes olevate galaktikate orbitaalkiiruse ja galaktikate äärealas olevate tähtede puhul leitud tõendeid “puuduvast massist”. Tumeaine arvatakse eksisteerivat oma taustakiirguse ning gravitatsioonilise mõju tõttu nähtavale ainele, kuid see ei kiirga nähtavat valgust ning ei ole vastastikmõjus ühegi teise ainega muidu, kui gravitatsiooni kaudu. Hoolimata tabamatutest tõenditest oma olemasolu kohta, arvatakse seda moodustavat umbes 23 protsenti kogu Universumist (ülejäänud 4 protsenti arvatakse koosnevat “normaalsest” ainest ning 73 protsenti tumedast energiast – tundmatust jõust, mis vastutab Universumi kiireneva laienemise eest). Kuigi tumeainet arvatakse mõjutavat Universumi evolutsiooni gravitatsiooniliselt, ei tea teadlased siiani, mis see täpselt on.
Galaktika keskmes arvatakse olevat tumeainet suures tiheduses. Pilt: NASA
“Põhjus, miks me ei näe tumeainet otseselt, seisneb selles, et see koosneb väga nõrgalt vastastikmõju avaldavast ainest,” sõnas Hooper. Ta esitas põhiautorina artikli ajakirjale Astrophysical Journal, pealkirjaga “Tumeaine ja planeetide elamiskõlblikkus”, mis kirjeldab üht tumeaine teooriat, mis on tuntud kui “nõrgalt suhestuvad massiivsed osakesed” (weakly interacting massive particles). “Just sel põhjusel ei avalda tumeaine vastastikmõju – ega tee eriti midagi muud. See on praktiliselt inertne ning ei tooda seega palju kasutatavat energiat.”
Hooper ja Steffen on aga välja pakkunud võimaluse, kuidas tumeainest eralduv vähene energia võiks aidata hoida planeete soojana. Mõned osad galaktikast – eriti galaktika keskosas ning kääbusgalaktikate koores, mis on ka meie oma Linnutee satelliitideks – sisaldavad palju suuremas konsentratsioonis tumeainet, lausa sadades või tuhandetes kordades tihedamalt kui meie Päikese lähedane piirkond. Hooper ja Steffen arvutasid välja, et kui tumeaine osakesed hajuvad aatomituumadega kiviste planeetide koortes, kaotavad nad impulssi ning mõjutuvad gravitatsioonist, vajudes planeedi koorde, kus nad annihileeruvad ning vabastavad energiat.
“Kui tumeaine osake möödub planeedist, siis on võimalus, et see põrkub kokku aatomiga ning kaotab osa oma kiirusest ja impulsist,” selgitas Hooper. “Kui see on juhtunud, võib see taas kosmosesse lendamise asemel kinnituda planeedile gravitatsioonijõu tõttu. Siis ei kulu kaua aega, kuni tumeaine osake vajub planeedi koorde, kuhu see ka jääb.”
Arvatava tumeaine levimine läbi Universumi. Pilt: NASA/UNC
Kosmose tumeaine rikastes piirkondades võib koguneda piisavalt tumeainet “Super-Maadesse” – kivistesse, meie koduplaneedist mitmekordselt suurema massiga planeetidesse –, varustamaks kauget maailma piisava energiaga, et hoida seda vedela vee eksisteerimiseks vajaliku soojusega. See kehtib isegi kaugel tähe elukõlblikust alast, mida tavaliselt kirjeldatakse kui distantsi tähest, kus temperatuur koos teiste faktoritega võimaldab veel säilida planeedi pinnal vedelas olekus, mis on hädavajalik tingimus meile tuntavaks eluks. Põhimõtteliselt võiksid tumeaine rikkad planeedid laiendada elutsetavat tsooni ning tõsta võimalike asukohtade arvu, kust oleks võimalik leida elu.
Kui tahes intrigeeriv see ka pole, võib see olla liiga hea, et olla tõsi. “Olen umbusklik selle suhtes, kui levinud tumeaine poolt soojendatud planeedid tegelikult on,” sõnas astrobioloog Lewis Dartnell. “Kuigi nende mudel on kooskõlas mõnede teooriatega loodusest ning tumeaine levimisest, paistab see vajavat üpris kindlaid tingimusi. Nõnda haruldasi planeete oleks pea võimatu tegelikkuses avastada.”
Sellegipoolest, kuna meie galaktikas on arvatud eksisteerivat miljardeid planeete, paistab olevat võimalik, et mõnedele planeetidele võib tumeaine osutuda kasulikuks. Need maailmad oleksid tõenäoliselt Maast väga erinevad.
“Elu planeedil, mida soojendab tumeaine, oleks tõenäoliselt väga erinev Maal esinevast elust,” väidab Hooper. “Näiteks on paljud Maal esinevatest taimeliikidest arenenud päikesevalgusest energiat kogudes. Tumeaine poolt energiaga varustatud planeedil tuleks energia planeedi keskelt ning sealne elu peaks leidma teisi mooduseid selle energia kasutamiseks.”
Hooper ja Steffen väidavad oma artiklis, et soojus, mis eraldub tumeaine annihilatsiooni käigus, võiks hoida planeeti elukõlblikuna triljoniteks aastateks – isegi oma tähe eluajast kauem.
Oma skeptilisusest hoolimata tunnustab Dartnell Hooperi ja Steffeni töö tähtsust. “See on intrigeeriv idee ning astrobioloogia vajab sellesarnaseid tervistavaid, värskeid ja julgeid ideid.”
Teadusartikkel: “Dark Matter and the Habitability of Planets“