Astronomové právě zúžili seznam několika tisíc známých exoplanet na hrstku těch, které mají mimořádně vysokou šanci hostit život. Výzkumníci se na ně nyní zaměří pomocí nejmodernějších teleskopů.
Nová analiza několika tisíc známých exoplanet přiměla astronomy k tomu, aby zúžili seznam nejslibnějších kandidátů. Právě na tyto planety chtějí nyní zaměřit pozornost teleskopů a doufají v první věrohodné stopy cizích organismů.
Studie publikovaná v prestižním časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society popisuje způsob, jakým vědci z obrovského počtu exoplanet vybrali několik nejdůležitějších cílů. Vědci nehledali „druhou Zemi“ naslepo. Místo toho analyzovali, jaké podmínky skutečně podporují vznik a přežití života.
Klíčovým pojmem zůstává takzvaná obyvatelná zóna, tedy oblast kolem hvězdy, kde může na povrchu planety existovat tekutá voda. Výzkumný tým zkontroloval, které známé skalnaté planety se nacházejí přesně v takových podmínkách a zda jejich oběžné dráhy a energetická bilance nevylučují šance na stabilní prostředí.
Vědci netvrdí, že označené planety jsou určitě obydlené. Spíše stanovují, kam se vyplatí dívat se jako první, protože šance na nalezení biosignatur je tam prostě největší. Výsledkem je seznam obzvláště atraktivních pozorovacích cílů. Na ně se v nadcházejících letech zaměří největší teleskopy, včetně James Webb Space Telescope.
Jaké vlastnosti musí planeta mít, aby měl život reálnou šanci
Autoři práce navrhují konkrétní kritéria, která zvyšují pravděpodobnost výskytu života. Nejde pouze o samotné umístění v obyvatelné zóně, ale o celý balíček fyzikálních podmínek.
Planeta obíhající příliš blízko své hvězdy bude vypálená zářením. Příliš daleko zamrzne na kosmickou kouli ledu. Klíčová je tedy energetická bilance, kolik záření dorazí do atmosféry a zda planeta dokáže energii ukládat nebo odevzdávat správným tempem.
Vědci vypočítali, jak různé typy hvězd od chladných červených trpaslíků po teplejší podobné Slunci mění hranice této bezpečné zóny. Barva hvězdy, a tedy i vlnová délka vyzařovaného světla, silně ovlivňuje ohřívání planetární atmosféry.
Oběžná dráha: nejen vzdálenost, ale také pravidelnost
Dalším parametrem se stala excentricita dráhy, tedy to, nakolik se dráha planety podobá kružnici nebo naopak protáhlené elipse. Když se planeta jednou nachází velmi blízko hvězdy a později daleko od ní, zažívá obrovské výkyvy teploty. Takový kosmický gril střídající se s arktickým mrazem může zničit šance na dlouhodobé stabilní prostředí.
Výzkumníci však upozornili, že některé dráhy s mírnou excentricitou mohou dokonce usnadnit udržení tekuté vody, zvláště když jsou atmosféry husté a oceány hluboké. V takových případech planeta funguje jako gigantický termostat, který zmírňuje teplotní šoky.
- příliš málo energie – led, absence tekuté vody, velmi pomalá chemie
- příliš mnoho energie – efekt superský skleník, odpařování oceánů
- přechodný rozsah – potenciál pro stabilní moře, mraky a povětrnostní cyklus
- chladné červené trpaslíci vyžadují užší obyvatelnou zónu než slunce
- excentrické dráhy způsobují extrémní teplotní výkyvy
- husté atmosféry pomáhají vyrovnávat teplotní rozdíly
- hluboké oceány fungují jako tepelné zásobníky
- barva hvězdy určuje vlnovou délku záření dopadajícího na planetu
Jak vědci hodnotí exoplanety z tak velké vzdálenosti
Nové analýzy využívají data z misí jako Kepler, TESS nebo Gaia. Z jasu a barvy hvězdy lze odvodit její typ a výkon záření, zatímco z drobných změn v jasu lze určit velikost planety a prvky její oběžné dráhy.
Sám výběr seznamu cílů je teprve začátek. Skutečný test přichází, když se astronomové pokusí nahlédnout do atmosfér těchto planet. Zde vstupuje na scénu James Webb Space Telescope. Tento teleskop dokáže analyzovat světlo procházející atmosférou exoplanety v okamžiku, kdy proletí před svou hvězdou.
Ve světle jsou zakódovány otisky prstů plynů, jako je vodní pára, oxid uhličitý, metan nebo kyslík. Detekce netypických poměrů těchto plynů může naznačovat biologickou aktivitu, zvláště když se konfigurace atmosféry těžko vysvětluje pouze geologií nebo neživou chemií.
Autoři práce proto také spočítali, které z vytipovaných planet jsou nejlépe viditelné pro James Webb Space Telescope a další současné i plánované teleskopy. Jde mimo jiné o jas hvězdy, vzdálenost od Země a frekvenci tranzitů.
Proč seznam prioritních planet tolik mění situaci
V současnosti známe několik tisíc potvrzených exoplanet a další tisíce kandidátů. Astronomové nemohou podrobně zkoumat každou z nich. Právě proto má příprava krátkého seznamu horkých cílů obrovský praktický význam.
Seznam usnadňuje plánování pozorování teleskopy s omezeným provozním časem. Snižuje riziko plýtvání zdroji na planety s minimálními šancemi na biosignatury. Uspořádává data a umožňuje porovnávat planety v soudržných skupinách. Vytváří základ pro budoucí mise mezihvězdných sond, pokud to technologie dovolí.
Autoři studie přímo naznačují, že kdyby někdy vznikla sonda schopná doletět k nejbližším planetárním soustavám, jejich katalog by se mohl stát prvním náčrtem letového plánu. Vědci z University of Cambridge a další výzkumníci z Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zdůrazňují praktickou hodnotu této práce pro celou astronomickou komunitu.
Proměnlivé osudy obyvatelnosti: planeta nemusí být dobrá navždy
Zajímavé téma práce se týká proměnlivosti podmínek v čase. Planeta, která dnes splňuje všechna kritéria, mohla být kdysi příliš horká nebo příliš studená a v budoucnu může ztratit atmosféru nebo oceány.
Vědci zdůrazňují, že klíčové je porozumět tomu, kdy a jak planeta ztrácí šanci na život. Pozorování různých objektů v různých fázích vývoje umožní sestavit svého druhu chronologii od planet příliš mladých a rozehřátých až po dávné oázy, které se již proměnily v mrtvé pouště.
Studium takových případů umožňuje nejen hledat cizí organismy, ale také lépe pochopit vlastní budoucnost, jak dlouho Země zůstane příznivá pro složité formy života. Výzkumníci upozorňují, že pojem obyvatelnost neznamená totéž co pohodlí pro lidi.
Planeta může být skvělým místem pro jednoduché mikroorganismy a zároveň naprosto smrtící pro člověka. Kyselé mraky, obrovské záření nebo hustá atmosféra plná toxických plynů nevylučují šance na život, pokud evoluce najde způsob, jak se jim přizpůsobit.
Co to znamená pro nás a budoucí kosmické mise
Pro průměrného obyvatele Země tyto úvahy znějí vzdáleně, ale jejich důsledky jsou velmi přízemní. Pokud se v průběhu příštích desetiletí podaří odhalit věrohodné stopy života na jedné z exoplanet, změní to způsob, jakým se díváme na své místo ve vesmíru a na vlastní odpovědnost za Zemi.
Z hlediska inženýrů a kosmických agentur funguje nový katalog nejlepších kandidátů jako cestovní mapa. Umožňuje navrhovat pozorovací mise a v daleké budoucnosti mezihvězdné sondy s konkrétními cíli. Každý čtvereční metr zrcadla teleskopu a každý kilogram paliva budou lépe využity, když víme, na které hvězdy a planety se vyplatí podívat v první řadě.
Každá další studie exoplanet posouvá hranici toho, co považujeme za možné. Dnešní seznam nejlepších cílů proto není konečný. Je to spíše snímek z okamžiku, kdy astronomie vstupuje do éry velmi přesného výběru. Už se nedíváme do vesmíru s obecnou otázkou žije tam někde něco, ale postupně ukazujeme konkrétní adresy, kde odpověď ano zní stále pravděpodobněji.
