Skupina astronomů prozkoumala tisíce exoplanet a vytipovala jen několik, na kterých se šance na život zdá skutečně reálná.
Nová analýza publikovaná v prestižním vědeckém časopise zužuje seznam vesmírných adres, kde stojí za to hledat stopy cizích organismů. Vědci nejen popsali, jaké vlastnosti by takové světy měly mít, ale také vytipovali nejslibnější cíle pro nejbližší teleskopická pozorování.
Pro mnohé čtenáře může znít seznam nejlepších planet na život jako žebříček z populárně-naučného webu. Ve vědě má však mnohem závažnější význam: umožňuje testovat hypotézy o tom, jak vzácný nebo častý je život ve vesmíru. Pokud na několika opravdu dobře vybraných exoplanetách nenajdeme žádné přesvědčivé biosignatury, bude nutné položit si obtížnou otázku: možná život vyžaduje mnohem náročnější podmínky, než jsme si mysleli?
Jak vědci vytvořili novou mapu pro hledání života mimo Zemi
Badatelé začali od zjevné otázky: na kterých již známých exoplanetách panují podmínky příznivé pro existenci vody v tekutém stavu? To je základní podmínka, kterou současná astrobiologie považuje za výchozí bod pro život podobný pozemskému.
Tým analyzoval několik klíčových parametrů. Zajímali se o polohu planety v takzvané obyvatelné zóně kolem hvězdy, tvar oběžné dráhy neboli stupeň prodloužení oběhu kolem hvězdy, energetickou bilanci – množství energie dopadající na planetu – a také typ a jasnost hvězdy, kterou planeta obíhá.
Vědci redukovali tisíce známých exoplanet na malou skupinu, která je zvlášť hodná času největších teleskopů. Zvláště zajímavé se ukázaly planety umístěné na vnitřní a vnější hranici obyvatelné zóny. Jde o oblast kolem hvězdy, ve které na povrchu skalnaté planety teoreticky může existovat tekutá voda.
Hranice této zóny závisí na typu hvězdy: chladnější červení trpaslíci ohřívají své planety jinak než teplejší žluté a bílé hvězdy podobné Slunci. Badatelé ze zahraničních observatoří upozorňují, že už nepatrná změna v přítoku energie dokáže posunout planetu z komfortních podmínek do stavu úplné nehostinnosti.
Co rozhoduje o tom, zda se planeta hodí pro vznik života
Obyvatelná zóna je teprve začátek. Autoři studie ukazují, že o reálné vhodnosti planety pro život rozhoduje křehká rovnováha mezi množstvím energie a způsobem, jakým ji planeta pohlcuje a vyzařuje zpět do vesmíru.
Pokud planeta dostává od hvězdy příliš mnoho energie, hrozí jí skleníkový efekt vymykající se kontrole. V takovém scénáři se atmosféra mění v rozpálený pancíř a voda nevratně vyprchá. Na druhé straně příliš malé množství energie může vést ke globální mrazničce, ve které i oceány zamrzají natrvalo.
Vědci upozorňují také na planety s eliptickými drahami. V jejich případě se vzdálenost od hvězdy mění v průběhu roku, což vede k silným výkyvům teploty. Paradoxně takové exoplanety stále mohou zachovat příznivé podmínky, pokud jejich atmosféra a oceány dostatečně dobře tlumí změny energie.
Analýza ukázala několik typů planet, které si zaslouží pozornost:
- planety na vnitřní hranici obyvatelné zóny s hustou atmosférou
- skalnaté světy obíhající chladné červené trpaslíky
- planety s mírně eliptickou dráhou a velkými oceány
- exoplanety podobné velikostí Venuši nebo Zemi
- objekty s aktivním vulkanismem stabilizujícím klima
- planety kolem hvězd typu K s dlouhou stabilitou
Proč se obyvatelnost planety mění v průběhu miliard let
Studie zdůrazňuje, že i když planeta dnes vypadá přátelsky, v minulosti taková nemusela být, nebo o tyto vlastnosti v budoucnosti přijde. Hvězdy s věkem mění jasnost a to posouvá hranice obyvatelné zóny.
Pozorováním různých typů planet v různých fázích vývoje hvězd mohou astronomové sledovat něco jako dějiny života světů podobných Zemi – od mladých, potenciálně příliš aktivních, po starší, ve kterých začíná chybět energie. Vědci z evropských ústavů mapují, jak se mění podmínky na povrchu exoplanet během miliard let.
Tento přístup má praktický význam pro plánování budoucích misí. Agentury jako NASA nebo Evropská kosmická agentura potřebují jasně definované vědecké cíle. Seznam nejlepších kandidátek na život usnadňuje navrhování přístrojů a plánovacích strategií na desetiletí dopředu.
Jakou roli hraje teleskop Jamese Webba při hledání biosignatur
Klíčovou částí práce je určení, které ze slibných planet se hodí k pozorování pomocí současných teleskopů. V centru pozornosti stojí teleskop Jamese Webba (JWST), navržený mimo jiné ke studiu atmosfér exoplanet.
Seznam cílů byl připraven tak, aby JWST a další velké teleskopy mohly reálně změřit složení atmosfér těchto vzdálených světů. Jde především o planety, které tranzitují před diskem své hvězdy z naší perspektivy, obíhají hvězdy dostatečně jasné pro přesnou spektroskopii a mají rozměry blízké Zemi nebo o něco větší, což napomáhá existenci skalnatého povrchu.
Teleskop Jamese Webba dokáže rozložit světlo hvězdy profiltrované atmosférou planety na detailní spektrum. V takovém spektru lze hledat charakteristické stopy molekul jako vodní pára, oxid uhličitý, metan nebo kyslík. Některé kombinace těchto plynů by mohly naznačovat biologické procesy.
Vědci z observatoře na Havaji a dalších pracovišť zdůrazňují, že již první měření atmosfér několika skalnatých exoplanet přinesla překvapivé výsledky. Na jedné straně některé planety v obyvatelné zóně nemají téměř žádnou atmosféru, na druhé straně jiné ukázaly neočekávaně složité chemické složení.
Jak rozumět pojmu život v kontextu vzdálených exoplanet
Pro mnoho čtenářů slovo život okamžitě vyvolává představy inteligentních civilizací. Astronomové však zdůrazňují, že v této fázi jde především o detekci jakékoli biologické aktivity, byť na úrovni jednoduchých mikroorganismů.
V současné fázi techniky se vědci soustředí na takzvané biosignatury, tedy neobvyklé poměry plynů v atmosféře těžko vysvětlitelné geologickými procesy, chemické sloučeniny, které se na Zemi váží především s metabolismem organismů, a dlouhodobou stabilitu určitých molekul v nepříznivých fyzikálních podmínkách.
V praxi to znamená, že první cizí biosféra, o které se dozvíme, může připomínat spíše pradávnou Zemi plnou bakterií než pulzující planetu ze sci-fi filmů. Badatelé z univerzit v Cambridgi a Heidelbergu publikovali nedávno práci o tom, jaké kombinace plynů v atmosféře exoplanety by bylo možné považovat za přesvědčivý důkaz metabolické aktivity.
Praktické rady pro sledování objevů nových obyvatelných světů
Pro čtenáře zvyklé na titulky o druhé Zemi může být užitečná jedna praktická rada: stojí za to věnovat pozornost tomu, zda u popisovaného systému měli astronomové možnost prozkoumat atmosféru planety a její energetickou bilanci.
Práve tyto parametry stále častěji rozhodují o tom, zda daná exoplaneta získá místo na krátkém seznamu reálných kandidátek na život, nebo zůstane pouze zajímavostí v katalogu vzdálených, ale neobyvatelných koulí. Vědci doporučují sledovat zejména zprávy o měřeních spekter atmosfér planet velikosti Země nebo super-Zemí.
Je dobré si uvědomit, že i negativní výsledky mají hodnotu. Pokud na několika pečlivě vybraných exoplanetách nenajdeme žádné stopy života, mnohé se dozvíme o tom, jak vzácný fenomén život ve vesmíru vlastně je.
