Mimozemský život na trochu netradičních místech

Petr Kubala  |  Vesmír
Exoměsíc u hypotetické exoplanety v představách malíře. Zdroj: NASA

Výzkum vesmíru v posledních letech pokročil a astronomové mají k dispozici techniku k objevování planet mimo Sluneční soustavu. Klasická představa exoplanety v obyvatelné oblasti však nemusí být ta jediná správná.

Když se mluví o cílech pro hledání života ve vesmíru, obvykle se mají na mysli tradiční místa ve Sluneční soustavě a pak exoplanety. Z naší domoviny jde především o Jupiterův měsíc Europa, Saturnovy měsíce Titan a Enceladus a samozřejmě Mars. Nás ovšem budou dnes více zajímat objekty u cizích hvězd.

Dva kandidáti s reálnou šancí

Hnacím motorem současné astronomie je snaha o nalezení exoplanet zemského typu v obyvatelné oblasti. Pozemské dalekohledy jsou a ještě nějakou dobu budou bez šance a tak se naděje upírají zejména ke kosmickému dalekohledu Kepler, který pracuje od roku 2009 na heliocentrické oběžné dráze a hledá exoplanety v souhvězdích Labutě, Lyry a Draka.

Nedávno představila NASA objev asi 54 exoplanetárních kandidátů, kteří okolo svých hvězd obíhají v obyvatelné oblasti nebo v jejím nejbližším okolí. Většina z těchto kandidátů jsou ale plynní obři jako Jupiter či Saturn, případně obíhají spíše na okraji obyvatelné oblasti. Reálnou šanci na přítomnost života tak mají především dva kandidáti KOI 854.01 a KOI 701.03.

V prvním případě se jedná o planetu s poloměrem asi 1,9 Země a oběžnou dobou 56 dní, ve druhém pak o planetu s poloměrem 1,73 Země a oběžnou dobou 122 dní. Nutno podotknout, že se jedná pouze o kandidáty, jejichž existenci bude nutné ještě ověřit. V následujících dvou letech by se seznam nadějných cílů pro astrobiologické úvahy měl rozšířit zejména o exoplanety, které obíhají okolo hvězd, jako je naše Slunce.

Kosmický dalekohled Kepler. V spoední části vidíte schéma tranzitu exoplanety včetně světelné křivky (grafu závislosti jasnosti hvězdy na čase). Dobře je patrný pokles jasnosti v době přechodu planety před diskem hvězdy.
Kosmický dalekohled Kepler. V spodní části vidíte schéma tranzitu exoplanety včetně světelné křivky (grafu závislosti jasnosti hvězdy na čase). Dobře je patrný pokles jasnosti v době přechodu planety před diskem hvězdy.

Přinejmenším se dá zamyslet

Pojem obyvatelná oblast je však pouhou zkratkou, která o skutečné obyvatelnosti tělesa příliš mnoho nevypovídá. Jedná se o oblast okolo hvězdy, ve které by na povrchu případné planety zemského typu mohly existovat podmínky k udržení vody v kapalném skupenství. Problémem ovšem zůstává fakt, že obyvatelná oblast a její parametry vycházejí pouze z údajů o mateřské hvězdě a neberou už příliš v úvahu vliv atmosféry planety, oblačnosti, albeda apod. Tento vliv přitom rozhodně není zanedbatelný. Atmosféra Země zvyšuje teplotu na povrchu naší planety o více než 30 °C, atmosféra Venuše pak dokonce o 480 °C!

Obyvatelná oblast tak nemusí být zárukou vhodných podmínek k životu, ale tento princip platí i obráceně. Život se může nacházet i na místech, kde bychom ho příliš nečekali.

V poslední době se v oblasti astrobiologických studií rozmohlo pravidlo „Kdokoli může publikovat cokoli“. Kdybychom všechny více či mírně kontroverzní studie vydali ve formě knižní publikace, na její zadní stranu by se hodil parafrázovaný citát z jednoho slavného sci-fi díla: „Nepropadejte přílišnému nadšení“.

Tyto kontroverzní teorie nás přesto mohou nutit k zamyšlení. Už jen proto, že o podmínkách k životu ve vesmíru nevíme prakticky nic, neboť veškeré dnešní teorie jsou založeny zejména na nepříliš dokonalé znalosti pozemského života a jeho evoluci.

Nezatracujme exoměsíce

Pokud astronomové objeví v obyvatelné oblasti obří plynnou planetu, máme jako cenu útěchy alespoň možnost, že okolo ní bude obíhat měsíc, na jehož povrchu by mohly být podmínky k životu. Astronomové a astrobiologové, částečně povzbuzení informacemi ze Sluneční soustavy, měsíce exoplanet jako cíl pro hledání života nevylučují. Pokud by měl měsíc dostatečnou hmotnost k udržení atmosféry a magnetické pole, nemuselo by to být zase tak špatné místo k životu.

Na titulním obrázku tohoto článku si můžete prohlédnout, jak si malíř představuje exoměsíc u hypotetické exoplanety

Zatímco exoplanet jsme od roku 1995 objevili už více než pět set, nad pomyslným seznamem exoměsíců svítí velká nula. Na první pohled se není čemu divit. Jestli je nalezení exoplanet zemského typu dnes velmi obtížné, nalézt měsíc exoplanety může vypadat jako zajímavý námět pro autory sci-literatury a nikoli odborných studií. Ale zdání někdy klame. Velkým „promotérem“ hledání exoměsíců se v posledních dvou-třech letech stal mladý britský vědec David Kipping.

Kipping provedl simulace, ze kterých vychází, že první exoměsíce by mohl objevit už kosmický dalekohled Kepler. Reálnou šanci má dnes totiž především tranzitní fotometrie, což je obor, v němž Kepler nyní dominuje.

TTV + TDV = mocná zbraň na exoměsíce

Princip tranzitní fotometrie je poměrně jednoduchý. Pokud z našeho pohledu přechází exoplaneta před svou hvězdou, způsobuje periodické poklesy jasnosti hvězdy. V poslední době byla objevena řada tranzitujících exoplanet, zlepšily se technické možnosti i postupy analýzy dat.

Stále častěji se skloňuje zkratka TTV (transit time variation) neboli časování tranzitů. Pokud je v systému další planeta, působí na svou kolegyni gravitací a ovlivňuje její oběžnou dráhu. V důsledku to pak znamená, že k přechodům planet před diskem hvězdy nedochází pravidelně, ale s určitými odchylkami. Podobný efekt by měla i přítomnost měsíce.

Pod druhou zkratkou TDV (transit duration variation) se ukrývá jiný postup. Pokud okolo exoplanety obíhá měsíc, mění se nepatrně oběžná rychlost planety, což má vliv na dobu tranzitu – dobu přechodu planety před hvězdou.

Obyvatelný exoměsíc v představách malíře. Autor: Frizaven, Wikipedia
Obyvatelný exoměsíc v představách malíře. Autor: Frizaven, Wikipedia

Kombinací obou jevů jsou astronomové schopni jednoznačným způsobem detekovat exoměsíc, ale také odhadnout jeho vzdálenost od planety a přibližnou hmotnost. Zatím však pouze na papíře. První exoměsíc na svůj objev teprve čeká.

I mrtvé matky mohou mít děti

Jen málokdo zná svůj konec tak přesně jako naše Slunce. Za pár miliard let se nejdříve stane rudým obrem. V jeho ohnivém náruči zaniknou vnitřní planety: Merkur, Venuše, Země a možná i Mars. Poté bude plynná obálka odhozena a na místě naší mateřské hvězdy zůstane bílý trpaslík – velmi horká a hustá hvězda.

Bílých trpaslíků už astronomové nalezli ve vesmíru mnoho a patří k evrgrýnům stelární astronomie. Že bychom ale zrovna u nich měli hledat život?

Podle nové studie by se v okolí bílých trpaslíků mohla po dobu přibližně tří miliard let nacházet poměrně stabilní obyvatelná oblast. Konkrétně pro bílé trpaslíky o hmotnosti 0,4 až 0,9 Slunce a teplotě nižší než 10 000 K by se obyvatelná oblast nacházela ve vzdálenosti 0,005 až 0,2 AU. Tento poznatek je sice zajímavý, ale otázkou zůstává, kde u bílého trpaslíka vzít exoplanetu o velikosti Země? Všechny vnitřní planety totiž byly ve fázi rudého obra nejdříve sežehnuty a následně rozdrceny na atomy slapovými silami zvětšující se hvězdy.

První variantou je scénář, kdy by planeta o velikosti Země k bílému trpaslíkovi migrovala ze vzdálenějších končin planetárního systému. Vhodnějšími cíli tak mohou být bílí trpaslíci, kteří jsou v páru s jinou hvězdou. V takovém systému totiž dochází ke gravitačním interakcím.

Další variantou je vznik planety druhé generace. Takový objekt by mohl být uplácán z plynu a prachu, který obklopuje bílého trpaslíka po odhození plynné obálky dávné hvězdy.

Hvězda netřeba?

Dalším tématem exoplanetárního výzkumu je existence planet bez mateřské hvězdy. Tyto bludné planety sice vznikly v blízkosti hvězdy z protoplanetárního disku jako jejich kolegyně, pak ovšem byly vystřeleny směrem ven z planetárního systému. Například kvůli interakci s jinou planetou. Bludné planety bude těžké, nebo dokonce nemožné nalézt, neboť vyzařují jen minimum světla (zejména v infračervené části spektra).

Může se zdát, že na chladných a opuštěných exoplanetách život rozhodně nemůžeme hledat. Někteří astronomové však nesouhlasí. Vyděděná planeta může disponovat vlastním zdrojem tepla v podobě rozpadu radioaktivních prvků. Jednalo by se spíše o symbolický zdroj, který ovšem může být znásoben vlivem atmosféry z vodíku a hélia.

Podobnou atmosférou disponuje řada planet zemského typu krátce po svém vzniku. Následně je sice zárodek atmosféry zlikvidován mateřskou hvězdou, což ovšem nemusí být případ exoplanety bez slunce, pokud byla z planetárního systému včas vyhozena.

Tajemná skrytá hmota pro život

Nedávno se na světě objevila ještě jedna značně kontroverzní teorie. Velkým tématem dnešní astrofyziky je existence skryté hmoty, která tvoří asi 23 % veškeré hmoty ve vesmíru. Zbytek připadá na viditelnou hmotu a skrytou energii.

Zatím není zcela zřejmé, co skrytou hmotu tvoří, avšak favoritem jsou tzv. částice WIMP (weakly interacting massive particles, Wikipedia). Podle teorií tyto částice téměř ignorují částice viditelné hmoty, ale na sebe navzájem působí.

Částice skryté hmoty procházející skrz planetu může narážet do atomů normální hmoty a ztratit část své energie. Gravitace může nakonec částici skryté hmoty uvěznit v jádru planety. Tím se zvyšuje pravděpodobnost, že dojde ke srážce uvězněné částice s její kolegyní, která poletí okolo. Uvolněná energie by pak mohla být zdrojem tepla pro planetu bez slunce.

V případě Země je tento zdroj tepla zanedbatelný, neboť se nachází v oblasti s malým výskytem skryté hmoty. Příznivější situace by mohla být ve vzdálenosti okolo třiceti světelných let od centra Galaxie, kde je koncentrace o sedm řádů vyšší.

Může být skrytá hmota zdrojem tepla pro planety bez sluncí? Tato teorie je značně kontroverzní a postavena na neprokázaných základech, ale minimálně zamyšlení nad složitostmi vesmíru si zaslouží.


Další informace:

Autor je vydavatelem časopisu o exoplanetách: www.exoplanety.cz/gliese

Nejčtenější