Yaşanabilir bölge

Yaşanabilir bölge, astronomi ve astrobiyolojide, bir gezegenin, yıldızına olan uzaklığının, gezegenin yüzeyinde sıvı su bulundurabilmesine olanak tanıdığı alandır. Yaşanabilir bölgenin sınırları, Dünya'nın biyosferi, Güneş Sistemi'ndeki yeri ve Güneş'ten aldığı ışınımsal enerjin gibi miktarını bildiğimiz nicelikler kullanılarak bulunur. Gezegenin yüzeyinde sıvı su bulunması hayat için çok büyük bir önem teşkil eder. Bu nedenle yaşamsal bölgede bulunan doğal özelliklerin ve objelerin Dünya benzeri akıllı yaşam formlarının yerlerinin belirlenmesinde çok önemli bir yol oynadığına inanılır.
Yaşanabilir bölge aynı zamanda Goldilocks Bölgesi olarak da bilinir. Bu isim, küçük bir kızın bütün eşyalar arasından aşırı olan her şeyi eleyip (çok sıcak ya da soğuk, çok büyük ya da küçük) ortada bulunanı "sadece doğru" olduğu için seçtiği Goldilocks ve Üç Ayı isimli çocuk masalından esinlenilerek seçilmiştir.
1953'te konsept ilk defa yayınlandığından beri yıldızların, yaşanabilir bölgedeki gezegen ve onunla beraber pek çok yaşanabilir gezegenlerden oluşan sistemlere egemen olduğu doğrulandı. Bu gezegenlerin pek çoğu, süper dünyalar, gaz devleri gibi kütleleri dünyadan çok büyük olan cisimlerdir. Bu cisimler, belirlenmeleri daha kolay olduğu için kolayca saptanmaktadırlar. 4 Kasım 2013'te astronomlar, Kepler verilerine dayanarak, Samanyolu Galaksisi'nde Güneş gibi yıldızların ya da Kızıl cücelerin yaşanabilir yörüngelerinde dolanan, yaklaşık 40 milyar kadar Dünya boyutlu gök cismi olabileceğini açıkladı. Astronomlar Güneş gibi yıldızların yörüngelerinde dolanan en yakını yaklaşık 12 ışık yılı uzaklıkta, yaklaşık 11 milyar kadar gök cismi olabileceğini söylemektedir.
Sonradan gelen zamanlarda ise yaşanabilir bölge konseptinin yaşam için öncelik olup olmadığından şüphe duyulmaya başlandı. Çünkü, son deneylerde, yaşam için gerekli olan sıvı suyun, yaşanabilir bölgenin dışında da bulunabildiği tespit edildi. Diğer enerji kaynaklarından gelen gelgitsel ısı, radyoaktif çöküntü ve atmosferik olmayan diğer vasıtalarla, su bağımlı olan yaşam formları, yıldızlar arası uzay, çorak gezegenler ve onların uydularında bile ortaya çıkabilir. Sıvı su aynı zamanda çok büyük basınç ve çok yüksek derecelerde, çözelti halinde bulunabilir. Dünya'da deniz suyundaki sodyum klorür, Mars'ta en sıcak (ekvatoral) dönemlerinde gezegenden salınan suda bulunan klor ve sülfat veya amonyak bu olaya birer örnektir. Ek olarak, suyun çözücü olmadığı diğer yaşanabilir alanlarda, alternatif biyokimyasallara bağlı olarak oluşmuş yaşam formları var olabileceği öne sürülmüştür.
Tarihi
Yaşanabilir bölge konsepti ilk defa 1953 yılında Hubertus Strughold tarafından tanıtıldı. Yeşil Gezegen ve Kırmızı Gezegen: Mars'ta Olası Yaşam'ın Psikolojik Analizi isimli tezinde, yaşamın oluşabileceği pek çok alana karşılık gelen "ekosistem" kelimesini ilk defa kullandı. Aynı yılda, Harlow Shapley, "Sıvı Su Kuşağı" adını verdiği, aynı teoriyi daha bilimsel açıkladığı bir yazı yayınladı. Bu iki çalışma da yaşam için aynı şeyin önemini sürekli vurguluyordu ; sıvı su. Amerikan astrofizikçi Su-Shu Huang, yaşamsal bölgenin tanımını, günümüzdeki ile aynı şekilde ilk defa 1959 yılında kullandı. Yaşanabilir bölge teorisinin erken geliştiricilerinden olan Huanf, 1960'ta yaşanabilir bölgenin, çoklu yıldız sistemlerinde alışılmamış bir şey olacağına inandı.
Yaşanabilir bölge teorisi, 1964'te Stephen H. Dole tarafından "İnsanoğlu için Yaşanabilir Alanlar" isimli kitabında iyice geliştirildi. Kitapta Dole, yaşanabilir bölgenin kendisi kadar, çevresindeki gezegensel bölgelerin ve sadece Samanyolu'nda 600 milyon yıldız olan ekiler tarafından da belirleneceğini söyledi. Aynı zamanda, bilimkurgu yazarı Isaac Asimov, yaşanabilir bölgelerde oluşturulabilecek uzay kolonileşmesi fikrini insanlığa sundu. Goldilocks Bölgesi terimi, 1970'lerde ısısı sıvı suyun varlığı için "Sadece doğru" olan özel bir alanı nitelemek için kullanılmaya başlandı. 1933'te astronom Hames Kasting, yaşamsal bölge terimini bugün bilinen tam anlamıyla kullandı.
Yaşamsal bölge teorisine ilk güncelleme 2000 yılında astronom Peter Ward ve Donald Bronlee Galaktik Yaşamsal Bölge fikrini sunduklarında geldi. Bu fikir daha sonra Guillermo Gonzales tarafından geliştirildi. Galaktik yaşam alanı, yaşam formlarının oluşmaya en uygun olduğu, bu bölgeleri galaksi merkezini olan ağır elemenlerce zenginleştirilmiş yıldızlara yeterince yakından saran fakat yıldız sistemlerine, gezegen yörüngelerine yakın olmayan ve yayılan radyasyondan yaşam formlarının etkilenmediği bölge olarak tanımlanmıştır. Çünkü galaksilerin merkezindeki yıldızlarda, çok ciddi yerçekimi kuvvetleri bulunabilmektedir.
Sonraları, bilimadamları yaşanabilir bölge teorisini "Karbon Takıntısı" yüzünden terk etti. Çünkü, alternatif kimya tabanlı yaşam formları amonyak ve metanın olduğu yerlerde de oluşabilirdi. 2013'te, yaşamsal bölge kavramının yerine gezegenin yaşanabilir bölgesi kavramı kullanılmaya başlandı. Bu bölgede, gezegenin yörüngesinin alanı, gezegeninin doğal uyduları tarafından taciz edilmez ve gelgitlerin neden olduğu ısı, gezegenin yüzeyindeki sıvı formdaki suyu buharlaştıracak kadar yükselmez.
Yaşanabilir Bölgeye Karar Vermek
Bir gökcisminin, konakçı yıldızının yaşamsal bölgesinde olup olmadığını, gökcisminin kütlesi ve konakçı yıldızından salınan radyasyonunun miktarı belirler. Zaten yaşamsal bölgede ziyadesiyle fazla olan gökcisimlerinin sayısı, süper dünyaları keşfi ile ikiye katlanmıştır. Süper dünyalar, daha ince atmosfere sahip olmalarına rağmen, dünyadan çok daha güçlü bir manyetik alana sahiplerdir. Bu olayın ardından yaşamsal bölge, Venüs ve Dünya gibi küçük gezegenli fakat geniş yaşamsal bölgeli, süper dünyalar gibi büyük kütleli, sera etkisine maruz kalan ancak sıvı suyun barınması için gereken ideal ısıya sahip bölgeler olmak üzere ikiye ayrılmıştır.
Güneş Sistemi Tahminleri
Güneş Sistemi'nin yaşamsal bölgesinin alanı tahminen 0.725 astronomik birim ile 3.0 astronomik birim arasındadır. Fakat bu alan pek çok farklı neden tarafından değiştirilebilir. Bu alandaki sayısız gökcisimleri veya bu alana yakın gökcisimleri ile bu ölçek ve güneşten alınması gereken enerji miktar, suyun donma noktasının üstündedir. Fakat bu gökcisimlerinin atmosfer şartları ciddi çeşitlilikler göstermektedir. Örneğin Venüs gezegeninin günötesi, yaşamsal bölgenin iç kenearına çok yaklaşmaktadır. Bu esnada ise, yüzeyde sıvı su bulunması için gerekli olan atmosfer basıncı, kuvvetli bir sera etkisi ile yüzey sıcaklığını 462 Celcius' a (864 Fahrenayt) kadar çıkartır ve su bu derecelerde yalnızca buhar halinde bulunabilir. Uydumuz Ay'ın, Mars'ın ve hatta pek çok astroitin bütün yörüngesi, yaşanabilir bölgenin içinde bulunmaktadır. Mars'ın sadece düşük rakımlı bölgelerinde atmosfer basıncı ve sıcaklık, sıvı suyun bulunması için kısa süreli uygun şartları sağlamaktadır. Örneğin Martinian yılındaki 70 yıllık süreçte, Hellas Basin isimli kraterde, atmosfer basıncı 1,115 Pascal ve sıcaklık sıfırın üzerindedir. Mars'ın en sıcak aylarında yüzeye çıkan tuzlu suyun mevsimsel akışı ile ilgili dolaylı kanıtlara rağmen, bu dönemlerde sıvı suyun varlığına yönelik herhangi bir doğrulama yapılmamıştır. Kuyruklu yıldızlar gibi pek çok gökcisminin orbitalinin bir kısmı yaşamsal bölgeden geçer fakat Güneş Sistemi'ndeki en büyük cüce gezegen olan Ceres, bu bölgede yer alan gezegensel tek objedir. Düşük kütleninin, buharlaşmanın azaltılamaması ve Güneş Rüzgarlarına karşı savunmasız kalınması bu gökcisimlerinin yüzeylerinde sıvı su bulundurma olasılıklarını imkansız kılmaktadır. Bu yüzden pek çok tahmin Dünya veya Venüs'ün, yörüngesi değiştirilmiş bir yaşamsal bölgede bulunduğu etkisinden kaynaklanır.
Geliştirilmiş yaşamsal bölge teorisine göre, gezegensel kütleli ve atmosfere sahip gökcisimleri, Güneş'ten gelen ışınımsal gücü indükleyip, sıvı suyun buharlaşmasına neden olabilir. Bu tarz gökcisimleri atmosferinde yüksek miktarda sera gazı etkisi görünen ve çorak, Dünya'dan çok daha ağır (süper dünyalar gibi) gökcisimleridir ve bu gökcisimlerinin yüzeyinde atmosfer basıncı 100 kilo bara kadar çıkabilir. Güneş Sistemi içerisinde bu tarz objeler yoktur, bu nedenle henüz bu gökcisimlerinin doğası, ve bu atmosferleri barındıran, anti-sera etki veya diğer olasılı ısı kaynakları hakkında, yaşamsal bölge içerisinde herhangi bir belirleme yapılamamıştır.
Güneş Dışı Tahminler
Astronomlar, yıldızsal akımları ve ters kare yasasını kullanarak Güneş Sistemi ve diğer yıldızlar için kullanılan bir yaşamsal bölge belirlediler. Örneğin, Güneş Sistemi, Güneş'ten 1.34 AU uzakta merkezlenen bir yaşamsal bölge belirlenmesine rağmen, Güneş'ten 0.25 kat daha parlak bir yıldız, , veya 0.5 uzaklıkta yer alan bir yaşamsal bölgeye sahip olabilir. Bu uzaklık yaklaşık 0.67 AU 'e denk gelir. Yıldızın karakteristiği gibi pek çok karmaşık etken, bu Güneş Sistemi dışındaki ölçünün çok daha farklı olmasına neden olabilir.
Tayfsal Çeşitlilik ve Yıldız Sistemi Özellikleri
Bilim adamları, yaşanabilir bölgenin belirli yıldız sistemleri ve tayfsal çeşitliliğe göre limitlendiği konusunda fikir ayrılığı yaşadılar. Örneğin çiftli sistemlerin yaşamsal bölgeleri, tek yıldızlı sistemlerin yaşamsal bölgelerinden farklılık gösterir. Ek olarak, sabit yörünge ; üç kütleli bir şekille ilişkilendirilir. Eğer Güneş Sistemi bunun gibi çiftli bir sistem olsaydı, yaşanabilir bölgenin dış limiti 2.4 astronomik birime kadar genişletilmiş olurdu.
Tayfsal Çeşitliliği göz önünde bulundurarak, Zoltan Balog O- tayflı yıldızlar, fotobuharlaşmanın neden olduğu mor ötesi ışımalarından dolayı gezegen şeklini asla oluşturamazlardı. Andrea Buccino, Güneş dahil olmak üzerinde, hakkında çalıştığı %40 kadar yıldızın aynı zamanda sıvı su bulundurabilen mor ötesi yaşanabilir bölgesi olduğunu keşfetti. Diğer taraftansa, Güneşten küçük yıldızların, yaşanabilirlik için belirgin engelleri vardır. Örneğin Michael Hart, sadece belli bir sıralamaya sahip ve KO tayfında ya da daha parlak yıldızların yaşamsal bir bölge sunabileceğini öne sürdü. Bu fikir, kızıl cüceler için olan yerçekimsel etki için gerekli yarıçap konseptinin ilk zamanlarında yayıldı. Kızıl cücelerin yaşamsal bölgesiyle rastlantısal olan bu yarıçap bünyesinde, gelgit ısınmaları tarafından neden olan volkanik faaliyetlerin "Gelgitsel Venüs" denilen, çok yüksek sıcaklıklı ve hayatın varlığını kesinlikle sağlayamayacak gezegenlere neden olduğu ileri sürüldü.
Diğerleri, yaşanabilir bölgenin sanılandan çok daha fazla olduğunu ve bu durumun aslında soğuk yıldızların etrafında dolanan gezegenlerde bile suyun var olabilmesine olanak sağladığını düşünüyor. 2013'te yapılan iklim modellemeleri de, kızıl cücelerin, gelgitsel ısınmaya rağmen yüzey sıcaklığı neredeyse sabit gezegenlere ev sahipliği yapabileceği fikrini destekliyor. Astronomi profesörü Eric Agol, beyaz cücelerin bile gezegensel göçmelerle dar bir yaşamsal bölge barındırabileceğini düşünüyor. Aynı zamanda, kahverengi cücelerin, geçici bir yaşamsal bölgeye sahip olabileceğini düşünenler bile var.
Yıldız Evrimi
Yıldızın evrimi ile beraber, yaşanabilir bölgeler de değişime uğrar. Örneğin, 10 milyon yıldan daha az bir süre ana sırasını koruyabilmiş O-sıcaklığındaki yıldızlar, yaşamın oluşmasına izin vermeyecek kadar bir hızla yaşamsal bölgelerini değiştirirler. Diğer bir taraftan kızıl cüce yıldızları,10 milyarlarca yıl ana sıra denilen evrede kalabilirler ki bu da hayatın ortaya çıkmasına ve gelişmesine bol bol yetecek bir süredir. Fakat, ara sıra evresinde olan bazı yıldızların bile, enerji salınımları aniden yükselebilir ve bu olay bu yıldızların yaşamsal bölgelerini gittikçe uzağa iter. Örneğin Güneşimiz, biyolojik ve oksijensiz ilk yaşamın başladığı bir dönem olan arkeen döneminde olduğunun %75 i kadar parlaktır ve gelecekte de enerji salınımı yükselecektir. Enerjideki bu yükseliş, Güneş bir kızıl deve dönüşmeden çok daha önce, Dünya'yı Güneş'in yaşanabilir bölgesinin dışına atacaktır. Bu yükselen parlaklıkla baş edebilmek için, sürekli yaşanabilir bölge konsepti ortaya atılmıştır. İsminden de anlaşıldığı gibi, yıldız etrafında dönen bir gezegenin, yüzeyinde su bulundurabildiği zamana verilen isimdir. Genel yaşanabilir bölge gibi, sürekli yaşanabilir bölge de daraltılabilir ya da genişletilebilir.
Kızıl cüce sistemleri, dakikalar içerinde bir yıldızın parlaklığının iki katına ulaşabilecek ve yıldızın yüzeyinin %20 sini kaplayabilecek kadar çok büyük yıldız potlarına sahip büyük yıldızsal alevlenmelere sahiptir. Bu alevlenmeler diğer yıldızların atmosferini yırtarak suyun yok olmasına neden olabilirler. Yıldızlar ağırlaştıkça, yıldız evriminin doğası değişir. Dolayısıyla, yaklaşık 1.2 milyar yaşındaki kızıl cüceler yaşamın gelişimine izin verecek sabitliğe ulaşır.
Bir yıldız, Kızıl Dev olmaya yetecek kadar geliştiği anda, o yıldızın yaşanabilir bölgesi de ana sıra evresindekinden çok farklı bir hal alır. Örneğin Güneş Kızıl Dev olduğu esnada, önceden yaşamsal bölgesinde yer alan Dünya'yı yutacaktır. Fakat, Kızıl Dev, yatay dallanma evresine ulaştığında, yeni bir dengeye ulaşır ve yeni bir yaşamsal bölge oluşturur. Güneş'inki de bunun gibi olacak ve 7 astronomik birimden 22 astronomik birime çıkacaktır. Bu evrede, Satürn'ün uydusu Titan, eskiden Dünya'da olduğu gibi yaşanabilir bir hal almaya başlayacaktır. Bu yeni eşitlik yaklaşık 1 Gyr kadar sürecek ve Dünya'nın hayatı başlatması için 0.7 Gyr ye ihtiyaç duymuş olduğunu düşünecek olursak, Kızıl Dev'in yaşamsal bölgesinde bulunan gezegenlerde hayat gelişebilir. Fakat, yakıt olarak Helyum kullanan bir yıldızın etrafında, fotosentetikler gibi çok önemli yaşam formları, atmosferin yalnızca karbondioksitçe zengin yerlerinde gelişebilirler. Solar kütleli yıldız, kızıl deve dönüştüğünde, gezegensel kütleli tüm cisimlerin serbest karbondioksitinin büyük bir kısmı çoktan emilmiş olacaktır.
Çöl Gezegenler
Bir gezegenin atmosferik koşulları, o gezegenin ısıyı tutabilme yeteneğini belirler. Bu yüzden, her gezegenin yaşamsal alanı kendine özgüdür. Çöl gezegenler ya da diğer bir isimle kuru gezegenler, çok az su barındıran ve atmosferinde Dünya'ya kıyasla çok az su bulunan, bu nedenle de sera etkisine maruz kalan gezegenlerdir. Suyun yokluğu aynı zamanda, ısıyı yansıtmak için neredeyse hiç buz olmadığı anlamına gelir. Bu olay da çöl gezegenlerin yaşamsal bölgelerin çok dışında yer aldığını gösterir.
Diğer Düşünceler
Bir gezegen kendi yıldız sisteminde bir su kaynağı olmadan hidrosfere sahip olamaz. Hidrosfer karbon tabanlı bir yaşamın ana kaynağıdır. Dünya'daki suyun kaynağı şu anda tam anlaşılmamış olsa da, buz kütleleri, tabakadan gelen gaz çıkışları, mineraller, litosferden gelen su içeren mineral sızıntıları ve fotoliz olasılığı yüksek kaynaklar olarak değerlendiriliyor. Güneş ötesi bir sistemde, donma sınırının ötesinde yer alan buz kütlesi, kendi yıldızının yaşamsal bölgesine görebilir. Bu olay, binlerce kilometre derinliği olan okyanuslarla dolu bir gezegen yaratır. GJ 1214 b ve Kepler-22b bu gezegenlere örnek verilebilir.
Yüzeyde sıvı su barındırabilme yetisi aynı zamanda kalın bir atmosfer de gerektirir. Karasal atmosferler için olası nedenin gaz salınımı olduğu düşünülüyor. Atmosferlerin, gıda döngüsü ve atmosferin erimesine kadar olan süreçte benzer aşamalardan geçtiği kabul edilir. 2013'te İtalyan astronom Giovanni Vladilo tarafından yürütülen bir çalışmada, yaşamsal bölgenin genişliğinin atmosferik basınç arttıkça, fazlalaştığı kanıtlanmış oldu. 15 milibardan daha az bir atmosferik basınçta, yaşamın bulunamayacağı görüldü. Çünkü, basınçta veya sıcaklıkta meydana gelen en ufak bir değişim bile, suyun sıvılaşmasını önleyebilir.
Kızıl cücelerin yaşanabilir bölgelerinde yer alan gezegenler incelendiğinde, yıldıza çok yakın noktalarda gelgitsel kilitlenmeler vardır. Gelgitsel olarak kilitlenmiş bir gezegenin bir yüzü sürekli konakçı yıldızına bakarken, öbür yüzü de gölgede kalır. Eskiden bu tip gezegenlerin yıldıza bakan yüzlerinin çok sıcak, gölgede kalan yüzlerinin ise aşırı soğuk olduğu düşünülürdü. Bu fikir, pek çok kızıl cüce gezegenlerinin yaşanamaz olduğunu düşündürdü. Fakat 2013 yılında, Şikago Üniversitesinden bir jeolog Jun Yang ve iş arkadaşları üç boyutlu iklimleme modelini kullanarak, kızıl cüce gezegenin, konakçı yıldızına bakan yüzünde geniş bir bulutlanma olacağını savundular. Böylece, gezegenin yıldıza bakan ve gölgede kalan yüzü arasındaki sıcaklık farkı ciddi miktarlarda azaltılmış olacaktır.
Gezegensel kütleye yakın kütleli doğal uydular da, yaşam barındırabilme yetisine sahiptir. Fakat bu uydulara birkaç parametre daha eklenmelidir. Kendi konakçı gezegenlerinin yaşamsal bölgelerinde bulunmaları en önemli parametredir. Daha detaylı olarak, uydular kendi konakçı gezegenlerinden, gelgitsel ısınmalar yüzünden oluşacak volkanik aktivitelere maruz kalmayacak kadar uzak aynı zaman da gezegenlerinin yörüngesinden sapmayacak kadar (Hill yarıçapı) yakın olmalıdır. Kızıl cücelerin kütlesi Güneş'in kütlesinin %20sinden daha az bir kütleye sahiptir. Güneş, dev gezegenlerinin yaşanabilir uydulara sahip olmalarına izin vermez. Çünkü yaşanabilir bölgenin alanı zaten dardır ve bu bölgede dönen gezegenlerin, uydularına uyguladıkları çekme kuvveti, Güneş'in uyduya uyguladğı çekme kuvvetinden çok daha az olacaktır. Bu da uydunun, dev gezegeninin yörüngesinden çıkıp, Güneş tarafından çekileceği anlamına gelir.
Yıldızı çok büyük bir dışmerkezlikle turlayan gezegenlerden bazıları, yılın belirli bir bölümünde yaşabilir bölgeden geçebilir. Bu esnada ciddi sıcaklık değişimleri ve atmosferik basınç farklılığı ortaya çıkar. Bu durum, sıvı suyun ara ara var olabileceği keskin değişimlere neden olur. Yeraltında yaşayan formlar bu değişimlerden etkilenmeyebilir ve çok aşırı sıcaklıklarda ve şartlarda yaşayabilen yüzeyde veya yüzeye yakın olan organizmalar çeşitli adaptasyonlarla hayatta kalabilir. Örneğin tardigratlar, 0.150 K (-273 C) ve 424 K (151 C) gibi sıcaklıklarda canlılıklarını sürdürebilirler. Yaşamsal bölgenin dışında bulunan bir gezegendeki hayatta, gezegen enöteye yaklaştığında kış uykusuna yatmak ve gezegen enberiye yaklaştığında ise hareketlenerek, gezegen yeterince sıcakken, yaşam devam ediyor olabilir.
Güneşdışı Keşifler
Güneş Sistemi dışında keşfedilen gezegenler arasında, 2015 yılında Kepler-62f, Kepler-186f ve Kepelr-442b 'nin üzerinde yaşam bulundurmaya en elverişli gezegenler olduğu bulundu. Bunlar sırasıyla, 1200, 490 ve 1120 ışık yılı uzaklıktalar. Bunlardan Kepler-186f Dünya'nın boyutlarına en yakın gezegen ve kendi kızıl cücesinin yaşanabilir bölgesinin en dış sınırında yer alıyor. En yakın karasal atmosfere sahip olan gezegenler arasında, Tau Ceti e yaklaşık 11.9 ışık yılı uzaklıkta. Kendi konakçı yıldızının yaşamsal bölgesinin ilk sınırlarında bulunuyor. Tahmini yüzey sıcaklığı ise 68 C (154 F)
Karasal atmosfere sahip olan gezegenleri tahmin etmeye çalışan çalışmalar, bilmsel verilere de bir o kadar bağlıdır. 2013 yılında Ravi Kumar Koppparapu ηefraksiyonu dediği, yıldızlar ve gezegenlerden yaşamsal bölgede olanları tespit etti ve bu sayı yaklaşık 0.48 ya da diğer bir deyişle Samanyolu'nda yaklaşık 95-180 milyar arası yaşanabilir gezegen olduğunu söyledi. Fakat, bu sadece istatistiksel bir tahmin, bu fraksiyondaki gezegenlerden henüz çok az bir miktarı keşfedilebildi.
Eski çalışmalarda yapılan tahminler çok daha sığ idi. 2011'de Seth Borestein, Samanyolunda aşağı yukarı 500 milyon yaşanabilir gezegen olduğunu vurguladı. NASA'nın Jet Propulsion Laboratuvar'ında Kepler'den gelen veriler de göz önüne alınarak, yüzde 1.4'ten 2.7 'ye kadar olan yıldızların F, G ve K sınıfında olanların, yaşanabilir bölgeye sahip olabileceği söylendi.
İlk Keşifler
Güneş Sistemi dışındaki gezegenlerden yaşamsal bölgeye sahip olma ihtimali olan ilk gezegen, Güneş Sistemi dışında bulunan ilk gezegenin keşfinden çok kısa bir süre sonra bulundu. Bu keşiflerden biri olan 70 Virginis b, dev bir gaz kütlesi. Bulunduktan hemen sonra "ne çok sıcak, ne çok soğuk" olduğu için Goldilocks olarak adlandırıldı. Sonraki çalışmalar neredeyse Venüs'le aynı sıcaklığa sahip olan bu gezegenin sıvı halde su bulundurmasının mümkün olmadığını ortaya çıkarttı. 1996'da keşfedilen 16 Cygni Bb, gezegenin yüzeyinde çok ani mevsim değişikliklerine neden olan, çok ilginç bir yörüngeye sahip. Buna rağmen, yapılan simülasyonlardan yola çıkarak, karasal doğaya sahip uydularda, bütün yıl boyunca su bulundurulabileceği önerildi.
Gliese 876 b, 1998 de keşfedildi ve Gliese 876 c, 2001'de keşfedildi. Bu iki gezegeninde Gliese 876'nın yaşamsal bölgesinde olan, dev gaz kütleleri olduğu buludu. Her ne kadar bu iki gezegen de yüzeylerinde su bulundurmuyor olsa da, uydularının bu ihtimale uygun olduğu düşünülüyor. Upsilon Andromedae d, yine dev bir gaz kütlesi, 1999'da keşfedildi ve bu gezegenin yaşamsal bölgesinin Dünya gibi pek çok gezegen bulundurmaya olanak sağlayacak genişlikte olduğu düşünülüyor.
4 Nisan 2001'de tanıtılan HD 28185 b, konakçı yıldızının yaşanabilir bölgesinde yer alan bir gaz devi. Güneş Sistemimizdeki Mars'la kıyaslandığında, yörüngesinde çok daha az miktarda sapmalar var. Gelgitsel etkileşmeler, HD 28185 b 'nin Dünya boyutlu pek çok uyduya milyarlarca yıl ev sahipliği yapmış gibi görünüyor. Karışık hava koşullarına bakılarak, bu uyduların ilk evrelerde oluşmuş olduğu düşünülüyor.
HD 69830 d, 2006'da keşfedilen Dünya'nın 17 katı kütlede bir gaz devi. HD 69830'un yaşanabilir bölgesinde bir yörüngeye sahip olduğu düşünülüyor ve Dünya'dan 41 ışık yılı uzaklıkta. Bir sonraki sene, 55 Cancri f'nin kendi konakçı yıldızı 55 Cancri A'nin yaşamsal bölgesinde bulunduğu keşfedildi. Bu devasa ve yoğun kütleli gezegenin, şu anki bulgularımızla üzerinde su bulundurma ihtimali yok. Fakat, uydularından uygun kütleye ve uygun kompozisyona sahip herhangi biri üzerinde sıvı su bulundurabildiği düşünülüyor.
Yaşanabilir Süper Dünyalar
Gliese 581 c'nin 2007'de keşfedilmesi ile, ilk süper dünya yaşamsal bölgesidir, bilim dünyasında çok ciddi bir ilgi yarattı. Fakat daha sonra, yüzeysel özelliklerinin Dünya'dan çok, Venüs'e benzediği fark edildi. Gliese 581 d, aynı sistemde yaşamsal bölge barındırmaya aday başka bir gezegen olarak düşünülüyordu. 2007' de bulundu. Daha sonra varlığı, 2014'te yalanlandı. Gliese 581 g, yaşamsal bölge olduğu düşünülen keşfedilmiş başka bir gezegendi. Gliese 581c ve d'den, yaşama daha el verişli olduğu düşünülüyordu. Fakat daha sonra 2014'te onun da varlığı yalanlandı.
Ağustos 2011'de keşfedilen HD 85512 b'de yaşam barındırdığı düşünülen bir gezegendi. Fakat Kopparapu tarafından tanımlanan yaşamsal bölgeden sonra, bu gezegen,2013 yılında konakçı yıldızının yaşanabilir bölgesinin dışında kaldı. Güneş Sistemi dışında keşfedilen gezegenlerin sayısındaki artışla beraber, Ekim 2011'de Dünya benzeri gezegen biçimlendirilmesi oluşturuldu. Bu biçimlendirme Dünya'nın sahip olduğu ısı, yoğunluk gibi parametreler içeriyor. Bu ölçütler, daha ayarlı Güneş Sistemi dışı gezegen keşiflerinde kullanılıyor.
Aralık 2011'de Kepler tarafından keşfedilen Kepler-22b, Güneş benzeri bir yıldızın etrafında dönen ilk gezegen. Yarıçapı Dünya'nın yaklaşık 2.4 katı ve Kepler-22b'nin bir okyanus gezegen olduğu tahmin edildi. Gliese 667 CC 2011'de keşfedilip, keşfi 2012'de duyurulan, Gliese 667 C'nin yaşamsal bölgesinde bulunan bir süper Dünya. Haziran 2013'te, aynı yıldızın etrafında döner yaşanabilir iki süper Dünya daha keşfedildi. Bu iki gezegen de yaşanabilir bölgenin içinde yer alıyor.
Eylül 2012'de keşfedilen Gliese 163 c, kızıl cücesi Gliese 163'ün etrafında dönen ve Dünya'dan 49 ışık yılı uzaklıkta bir gezegen. Dünya'nın 6.9 katı bir kütleye sahip ve konakçı yıldızına yakın yörügesi nedeniyle Dünya'nın maruz kaldığından %40 daha fazla bir yıldızsal radyasyona maruz kalıyor. Bu radyasyonda yüzey sıcaklığını yaklaşık 60C'ye kadar çıkartıyor. Kasım 2012 'de emin olmamakla beraber HD 40307 g nin keşfedildiği düşünüldü ancak kendi konakçı yıldızının yaşamsal bölgesinde değildi. Aralık 2012'de Tau Ceti e ve Tau Ceti f, kendi konakçı yıldızını yaşamsal bölgesinde dönen iki gezegen olarak keşfedildi. Yalnızca 12 ışık yılı uzaklıktalar. Dünya'dan daha büyük olmalarına rağmen, kedi sistemleri içerinde yer alan en hafif gezegenler. Fakat 2013'te Kopparapu çalışmasının yayınlanmasını ardıdan, Tau Ceti f'nin konakçı yıldızının yaşamsal bölgesinde yer almadığı göründü.
Dünya Boyutunda Gezegenler ve Güneş'in Benzerleri
Son keşifler, Dünya'ya pek çok yönden benzeyen gezegenler ortaya çıkarttı. Bunlar, Dünya'nın analogları ya da Dünya ile çok fazla benzerliği bulunan karasal gezegenlerden oluşuyor. "Dünya boyutları" diye kullanılan, evrensel bir kriter olmasa da bu tanım genelde kütle ile ilişkilendirilerek açıklanıyor. Daha düşük değerlere sahip olanlarsa, Dünya'nın yaklaşık 1.9 katı kütledeki Süper Dünya'lar. Aynı şekilde, Alt Dünya'ların boyutları da yaklaşık Venüs kadar, Dünya'nın ise yaklaşık 0.815 katı kadar.
7Ocak 2013'te, Kepler'deki astronomlar, Kepler-69c'nin bulunduğunu ilan ettiler. Dünya'ya çok benzeyen, Güneş Sistemi dışı bir gezegen ve yarıçapı Dünya'nın 1.7 katı kadar. Kepler-69 isimli Güneş benzeri bir yıldız etrafında, yaşanabilir bölgede dönüyor. Kepler-62'nin etrafında, yaşanabilir bölgede dönen iki gezegen daha, 19 Nisan 2013'te duyuruldu ve bunlara Kepler-62e ve Kepler-62f adları verildi. Sırasıyla Dünya'nın 1.6 ve 1.4 katı yarıçaplara sahip karasal gezegenler.
Kepler-186f, Dünya'nın yarıçapının 1.1 katı yarıçapa sahip bir gezegen ve Nisan 2014'te keşfedildi. Güneş Sistemi dışında yer alan ve Dünya'ya transit metodu ile en yakın gezegen olduğu doğrulandı. Kütlesi hala bilinmiyor ve konakçı yıldızı Güneş'e pek benzerlik göstermiyor.
Ocak 2015'te NASA, Kepler Uzay Teleskopu tarafından keşfedilen 1000. gezegeni bulduklarını doğruladı. Bunlardan yeni keşfedilmiş üç gezegen, kendi yıldızlarının yaşanabilir bölgesinde yer alıyor ve bu üç gezegenden iki Kepler-438b ve Kepler-442b. Neredeyse Dünya kadarlar ve katı bir yüzeye sahipler. Üçüncü, Kepler-440b ise bir süper dünya.
Kepler-452b, 23 Haziran 2015'te halka tanıtıldı. Dünya'dan %50 daha büyük ve karasal bir yüzeye sahip. Kendi konakçı yıldızı Kepler-452 (Güneş benzeri bir yıldız) etrafında yaklaşık 385 günde dönüyor.
Yaşamsal Bölgenin Dışında Yaşam
Sıvı suyun olduğu ortamların, atmosferik basıncın çok olmadığı yerlerde ve yaşamsal bölgenin dışındaki sıcaklıklarda da var olabildiği bulundu. Örneğin, Satürn'ün uydusu Titan ve Jüpiter'in uydusu Europa'da ikisi de yaşamsal bölgenin dışında olmasına rağmen, çok büyük hacimlerde sıvı su okyanusları olduğu bulundu.
Yaşamsal bölgenin dışındayken, gelgitsel ısınma ve radyoaktif salınımlar, sıvı suyu oluşturabilecek kaynaklar için iki olası ısı kaynağıdır. Abbot ve Switzer, verimsiz gezegenlerde radyoaktivitenin etkisiyle, izolasyon ve ısınma oluşur bu da kalın buz tabakalarını eriterek, sıvı su oluşturabileceğini ortaya koymuştur.
Dünya'daki yaşamın stabil olduğuna dair bazı teorilerle, yer altı yaşamları, belki dünya dışındaki yerlerde de yüzeyin altında yaşam olabilme ihtimali vardır. Ayrıca, Dünya'nın kendi organizmalarının dahi, yüzeyin 6 kilometre altında hatta daha derinde bile bulunabildiği görünmüştür.
Diğer bir olasılığa göre de, yaşamsal bölgenin dışındaki organizmalar suya bağlı olmayan alternatif biyokimyasallar kullanarak yaşıyor. Astrobiyologlar ve NASA'dan Christopher McKay, metanın bu şekilde bir yaşam için anahtar olabileceğini söyledi. Güneş'in metan tabanlı yaşanabilir bölgesi konakçı yıldızdan yaklaşık 1,610,000,000 km (1.0 x 10^9 mi ya da 11 astronomik birim) kadar bir uzaklığı kapsıyor. Bu uzaklık, Titan'ın uzaklığına da uygun, ayrıca gölleri ve metan yağmurları da, McKay'in yaşam tanımlamasıyla harika bir şekilde örtüşüyor. Ek olarak, test edilen organizmaların bir kısmının yaşamlarına ekstra yaşamsal bölgelerde de devam edebildiği bulundu.
Karışık ve Akıllı Yaşam İçin Bilgiler
The Rare Earth hipotezi, karmaşık ve akıllı bir yaşamın çok nadir görüldüğünü ve yaşamsal bölgenin bu durumu belirleyen pek çok faktörden yalnızca biri olduğunu ileri sürdü. Ward & Brownlee (2004) ve diğerlerine göre, yaşamı desteklemesi için yaşanabilir bölge ve sıvı su tek şart değil fakat çokhücreli yaşamı ve bu yaşamın gerektirdiği şartların devamı için gerekli. Bunlar ikincil şartlar olarak isimlendiriliyor. İkincil şartlar, hem jeolojik (suyun oluşması için gereken basit tektonik hareketler) hem de biyokimyasaldır (ışınımsal enerjinin fotosentezi desteklemesi, atmosferik oksijenin oluşması için gereklidir). Fakat Ian Srewart ve Jack Cohen gibi isimler 2002'deki kitapları : Uzaylının Oluşumu'nda, akıllı ve karmaşık bir yaşamın, yaşamsal bölgenin dışında da oluşmuş olabileceğini savunuyor. Yaşamsal bölgenin dışında yaşam yeraltında, alternatif kimyasallarla hatta nükleer reaksiyonlarla bile oluşmuş olabilir.
Dünya'da, çok hücresel yaşamın, yaşamsal bölgenin dışındaki şartlara da uygun olarak var olabileceği olasılık dahilinde görünüyor. Tardigrad olan bir hayvan, örneğin, suyun kaynama noktasından daha yüksek sıcaklıklarda yaşayabiliyor. Ek olarak, Rhizocarpon Geographicum isimli bir bitki, sıvı suyun oluşması için gerekli atmosfer basıncının çok düşük olduğu ve radyoaktif enerjinin fotosentezi desteklemeyecek seviyelerde olduğu bir yerde bulundu. Stephan H. Dole'un 1964'teki çalışmasına göre, eğer insanoğlu, başka gezegenlerde kolonileşmeye karar verirse, yaşamsal bölgende bulunacak Dünya analogları, en iyi şartları sağlayacak. Doğru sıcaklık, yerçekimi, atmosfer basıncı ve suyun varlığı ile, uzay odalarına ihtiyacımız kalmayacak, akıllı ve karmaşık bir yaşam gelişime açık olacak.
Yaşamsal bölgelerde bulunan gezegenler, akıllı hayatların bulunması için en çok araştırılan yerler. 1961 Drake eşitliği, hala galaksimizdeki akıllı yaşam formlarının sayısını hesaplamak için kullanılıyor. Yıldızın, yaşamsal bölgesinde bulunan gezegenlerin sayısı ne parametresi ile ifade edilir. Düşük değerler, The Rare Earth hipotezini destekler yani evrende akıllı yaşam formu çok nadir bulunan bir şeydir. Fakat, yaşamsal alan ya da yaşam bulmak o kadar da zor değildir. Drake ve Bernard Oliver tarafından 1971 tarihli NASA raporunda, hidrojen ve hidroksilin bileşenleri ile suyun absorbe spektrumuna bağlı olan "su birikintisi" elektromanyesini önerdiler. Bu spektrum, akıllı bir yaşamın aranmasında ve Güneş Sistemi dışındaki varlıklarla iletişim kurulması için kullanılmaya başladı. Astronomlar ve yaşam arayanlar için önemli bir metot haline geldi. Jill Tarter, Margaret Trunbull ve diğerlerine göre, öncelikle yaşamsal bölge adayları bu yöntemle aranacak ve Allen Telescope Array, Project Phonix adıyla geliştirildi, şu anda bu adaylar için araştırma yapıyor.
METI, yaşamsal bölgedeki gezegenlerin, akıllı yaşam formu bulundurma olasılığı daha yüksek olduğu için, bu bölgelere daha çok odaklanıyor. Örneğin, 2001 Teen Age Message ve 2003 Cosmic Call 2, 47 Ursae Majoris sistemine gönderilmiştirler ve Jüpiter boyutlarındaki gezegenlerin yaşamsal bölgede olanlarının hayat barındırdığı düşünülmüştür. The TeeN Age Message, pek çok gaz devi barındıran 55 Cancri sistemine yollanmıştır. 2008'de "Dünya", "Dünya'dan Merhaba " isimli mesaj 2009'da, Gliese 581 sistemine gönderilmiş ve yaşamsal bölgede bulunan Gliese 581c, d ve f ve tam doğrulanmamış gezegen Gliese g ye yollanmıştır.