Elutsoon ja kliimamudel

Elamiskõlbliku tsooni määramine eeldab planeedi keha range termilise tasakaalu arvutamist. Integreerides tähe heleduse, albedo ja kasvuhooneefekti parameetrid, arvutatakse efektiivne temperatuur Stefan-Boltzmanni seaduse abil. Vedeliku vee stabiilsuse piirid on matemaatiliselt piiratud voo pöördruut-degradatsiooniga. See süsteemne termodünaamiline võrrand dikteerib rangelt elamiskõlblikkuse potentsiaali, ilma suvaliste eeldusteta bioloogilise kohanemisvõime kohta.

Planeet soojeneb seni, kuni kiirgab tagasi täpselt sama palju soojust, kui ta oma tähelt neelab — see tasakaalupunkt ongi tasakaalutemperatuur, mille see tööriist arvutab. Orbiidi kaugus määrab pealelangeva voo, albeedo selle, kui palju kohe tagasi peegeldub, ja kasvuhooneefekti nihe püüab kinni osa väljuvast soojusest. Konkreetne näide: paljas kivine Maa oleks umbes 255 K (-18°C), alla külmumispunkti; kasvuhoonetekk lisab umbes 33 K ja jõuab 288 K (15°C)-ni, mida me tegelikult naudime.

Võrrand annab ühe temperatuuri, kuid tegelik kliima võib samal orbiidil olla kahes stabiilses olekus. Tõsta albeedot ja planeet jahtub; jahedam planeet kasvatab rohkem jääd, mis peegeldab veelgi rohkem valgust — isevõimenduvat ahelat nimetatakse jää-albeedo tagasisideks. Umbes 700 miljonit aastat tagasi langes Maa täpselt sellesse lõksu: "Lumepall-Maa", kus jää ulatus troopikani ja külmunud olek püsis kaua pärast käivitaja kadumist.