JWST läks lõpuks maksma ~10 miljardit dollarit ehk kaks korda kallimaks kui näiteks LHC ja suurusjärgu võrra rohkem, kui plaanitav ELT. Samas jääb selle eluiga umbes kümne aasta piiresse. Kuidas tasuvusanalüüsis selle vajalikkust põhjendada suudetakse? Kuna teadusele eraldatav raha on maailmas piiratud, miks enamik astronoome sellesse ikka entusiastlikult suhtub?

Õnneks raha kosmosesse ei lenda, see on läinud läbi riiklike kosmoseagentuuride peamiselt tellimustena Ameerika Ühendriikide ja Euroopa kõrgtehnoloogilistele ettevõtetele ja instituutidele. JWST peale kulutatud raha on tõesti suur, aga tegemist on ka kogu inimkonna jaoks tõeliselt ainulaadse teadusprojektiga. See kümme miljardit on jaotatud ligikaudu 25 aasta peale ehk siis kulutused aastas jäävad keskmiselt alla 500 miljoni, mis on muidugi endiselt suur summa.

Astronoomide hulgas on läbi aastate ka arutatud, kas nii suure osa USA kosmoseteaduse eelarve sidumine üheainsa "megaprojektiga" oli ikka õige. Kuna meie valdkonnaga seotud rahastus on laias laastus null-summa mäng, siis on olnud tohutu alternatiivkulu mitmete JWST tõttu tegemata jäänud teadusprojektide näol.

Ma siiski usun, et JWST õigustab ennast, kuna avardab oluliselt meie arusaama nii Universumi algusaegadest kui ka planeetide atmosfääridest ning tekkest.

Erinevalt Hubble'ist näeb JWST ka pikema lainega infrapunavalgust ja varustatud lisaks ka spektrograafiga. Milliseid uusi teadmisi võib anda see meile eksoplaneetide ja planeedisüsteemide arengu kohta, mida poleks olnud võimalik hankida Spitzeri ega optilises spektriosas töötavate teleskoopidega?

Spektrid sisaldavad erinevate gaaside ja tahkiste kiirguslikke "sõrmejälgi", mis on üpriski ainulaadsed. Neid sõrmejälgi uurides saame määrata uuritavate objektide koostist ning füüsikalisi tingimusi. JWST spektraalvõimekuse kaks olulist tugevust on kõrge tundlikkus ning võimekus uurida korraga võrdlemisi suurt vahemikku nähtavast ja lähis-infrapuna valgusest.

Tundlikkuse osas ületab JWST "vanu häid" kosmoseteleskoope Hubble ja Spitzer, mis võimaldab temaga uurida seni käeulatusest välja jäänud planeete, tähe- ja planeeditekke pilvi ning ürgseid galaktikaid. Samas annab kõrge tundlikkus ka võimaluse teha juba tuntud objektide väga üksikasjalikke uuringuid.

Suur vaadeldav kiirguse lainepikkuste vahemik aga annab ühe hoobiga väga palju infot erinevate uuritaval planeedil või tähetteke pilves leiduvate ühendite kohta. Selle info abil saame enneolematult mitmekesise ja täpse pildi nende keskkondade keemilisest koostisest ja füüsikaliste tingimustest.

Minu jaoks isiklikult on üks põletavamaid küsimusi, kus peituvad eksoplaneetides ja planeeditekke pilvedes süsinik ja hapnik. Need elu aluseks olevad elemendid mängivad üliolulist rolli ka astrokeemias ja võivad olla võti, millega avada paljude planeetide tekkelugu.

Kepleri teleskoop võimaldas saada meil aimu Linnuteel leiduvate eksoplaneeti klassilisest jaotusest. Eeldusel, et eksoplaneetide uurimiseks eraldatud vaatlusajaga jõutakse uurida põhjalikumalt mõndasadat planeeti, kui põhjapanevaid üldistusi saavad astronoomid sellise valimi põhjalt teha ning millist varieeruvust võime me oodata?

Väga hästi püstitatud küsimus. JWST uurib tõepoolest parimal juhul mõnesaja, võib-olla aga vaid paari tosina, planeedi koostist. See valim on esinduslik ja piisav teatud väga spetsiifilistele küsimustele vastamiseks.

Näiteks õnnestub varasemast täpsemalt määrata süsiniku ja vee sisaldust "kuumades Jupiterides", mis on oma ematähele väga lähedal olevad hiidplaneedid. Kui selles väikeses valimis leidub väga erinevate süsiniku ja vee suhtelise sisaldusega planeete, siis see oleks minu arvates läbimurre, millel oleks väga oluline mõju planeeditekke ja eksoplaneetide valdkonnale. Mudelarvutuste põhjal peaks just selline lai koostiste jaotus looduses esinema, kuid senised andmed pole võimaldanud seda kinnitada.

Kõige suurem JWST loodav lisandväärtus eksoplaneetide uurimisel on minu meelest väikese hulga planeetide väga üksikasjalikud uuringud, mis tõotab anda uusi avastusi nende atmosfääri koostise ja muude omaduste vallas, mis saab kindlasti olema võimas.

Tõeline revolutsioon suure ja esindusliku valimi eksoplaneetide atmosfääride uuringute näol saabub aga 2029. aastal startiva Euroopa kosmoseteleskoobiga Ariel, mis võimaldab uurida ligikaudu tuhande eksoplaneedi atmosfääri.

Eksoplaneetidele pühendatud artiklites hellitatakse ikka ja jälle lootusi, et hea õnne korral suudetakse JWST-iga tabada esimest korda nende atmosfääridest ka elule viitavaid sõrmejälgi. Millised eeldused peavad olemas selleks täidetud ja kui lootusrikas peaks selles osas olema?

JWST on suur samm edasi eksoplaneetide atmosfääri koostise uurimisel, kuid biosfääri otseseid jälgi ehk nn biomarkereid, nagu hapnik ja osoon, Maa-laadsete planeetide atmosfääris temaga tõenäoliselt ei näe. Väike võimalus üllatusteks kindlasti on, aga ootus on, et biomarkerite jaoks pole isegi JWST piisavalt tundlik. Samuti on oluline takistus jahutussüsteemi piiratud eluiga, mistõttu ei pruugi lihtsalt jätkuda ülitundlikuteks uuringuteks vajalikku aega.

Biomarkerite otsimiseks peame ootama, kas järgmise põlvkonna maapealseid hiidteleskoope nagu juba ehitamisel olev Euroopa Ülisuur Teleskoop (E-ELT), või mõnikümmend aastat kaugemasse tulevikku jäävaid kosmoseteleskoope. Viimased on spetsiaalselt Maa-laadsete planeetide atmosfäärist biomarkerite otsimiseks projekteeritud interferomeetrid.

Üks selline on Šveitsi astronoomi prof Sascha Quanzi veetav projekt LIFE, mille konsortsiumis osalevad ka Eesti oma Tartu Observatooriumi tähefüüsikud.

---

Siiani on alati olnud nii, et revolutsioonilised uued teadusinstrumendid on avanud inimkonnale uusi, ootamatuid avastusi ja teadmisi. Ehkki olen jaganud JWST teemal kommentaare selle kohta, mida me juba teame temaga otsida, siis tõenäoliselt on veelgi põnevam näha kõiki ootamatuid avastusi, mis meid lähikümnendil ootavad!