Exoplaneta s vodou v atmosféře?

Vesmírný dalekohled Jamese Webba možná nalezl na jedné z exoplanet atmosféru, ve které se nachází i voda. Pokud se její přítomnost v atmosféře potvrdí, bude to velký úspěch při hledání života na cizích planetách. (délka 8 min.)

Vědci už dávno předpokládají, že existují exoplanety s rozsáhlým oceánem. Některé mají mít dokonce na svém povrchu tolik vody, že na nich neexistuje žádná souše. Odvozují to z oběžné dráhy dané planety a z přechodů přes kotouč mateřské hvězdy,  při kterých trochu stíní hvězdné záření. Z toho se pak dá odvodit přibližná velikost planety a její hustota. Voda by se pak měla samozřejmě nacházet také v atmosférách takových planet. 

Dnes má lidstvo poprvé v historii možnost atmosféru exoplanety nejen předpokládat, ale také ji skutečně objevit. Umožňuje to vesmírný teleskop Jamese Webba, nazývaný zkráceně JWST. 

Hvězda Gliese 486

Hvězda, kolem které daná planeta obíhá, se jmenuje Gliese 486. Je to červený trpaslík, který se na našem nebi nachází v souhvězdí Panny. 

Povrchová teplota je odhadována na zhruba 3340 K. Jedná se o nejspíše velice starou hvězdu, která patří k původním hvězdám Mléčné dráhy. Má nepříliš výrazné magnetické pole a nebyly u ní pozorovány žádné výrazné protuberance, které jsou typické pro mladší hvězdy jejího typu. 

Gliese 486 nemá žádné dvojče a je vzdálená 26 světelných roků. 

Červení trpaslíci jsou nejběžnější formou hvězd ve vesmíru - statisticky bude tedy největší množství planet, vhodných pro život, obíhat právě kolem podobných hvězdných trpaslíků. 

Červení trpaslíci jsou také chladnější než jiné typy hvězd, což znamená, že planety, které mají mít na svém povrchu kapalnou vodu, musí kolem takové hvězdy obíhat v nevelké vzdálenosti. Zároveň jsou ovšem červení trpaslíci velice aktivní hvězdy. Během svého hvězdného mládí vykazují výbuchy UV a rentgenového záření, které je schopné atmosféru u svých blízkých planet zničit a doslova odfouknout. Takové planety by se pak pro vývoj života nehodily - a to navzdory poměrně příznivým fyzikálním podmínkám jako je teplo nebo příznivá gravitace, panující na jejich povrchu. 

Je tedy o to zajímavější zjistit, zda se na kamenných planetách v obyvatelné zóně červeného trpaslíka může udržet atmosféra bohatá na vodní páru. Taková atmosféra může být mimochodem nejen prvotní (tedy existuje od samého vytvoření planety). Může se vytvořit i dlouho po vzniku planety, může být například následkem bombardování kometami nebo výsledkem vulkanické činnosti. 

Planeta Gliese 486 b

Planeta Gliese 786 b má 2,85 x větší hmotnost než Země a 1,3 násobek průměru naší planety. Rok na Gliese 486 b trvá kolem 1,5 pozemského dne. Svou hvězdu obíhá nejspíš ve vázané rotaci, to znamená že své hvězdě neustále ukazuje stejnou polokouli. Teplota na ní může v nejteplejším bodě dosahovat až 700 K, tedy kolem 430 °C. Tím by se podmínky na teplé části jejího povrchu (tedy hvězdě přikloněné polokouli) podobaly spíše Venuši než Zemi. 

Objev vody

Vědci zkoumali možnost existence atmosféry na Gliese 486 b pomocí přístroje NIRSpec, tedy spektrografu pro blízkou infračervenou oblast spektra. Pozorovali přitom planetu, když přecházela přes hvězdný disk. Zachytili přitom signály, které odpovídají vodní páře. 

Průzkum atmosféry exoplanety

Při průchodu přes hvězdný disk se dá zachytit hvězdné světlo, které prochází eventuální atmosférou exoplanety. Během takového přechodu se dají identifikovat různé součásti atmosféry, protože různé chemické sloučeniny absorbují a vyzařují různé vlnové délky světla a tím umožňují svou identifikaci. Ze světla, které zachytí přístroje JSWT, se tedy dá odhadnout, z čeho se skládá potenciální atmosféra planety. Hledání takových “otisků prstů” chemických látek se nazývá transmisní spektroskopií. 

Vědci pozorovali celkem dva přechody planety přes Gliese 486. Každý z nich trval kolem hodiny. Data potvrzují existenci vodní páry. 

Zatím se ale bohužel nedá s úplnou jistotou říci, že se jedná o součást atmosféry planety. Důvod je jednoduchý - pozorované světelné spektrum bylo kombinací spektra planety a hvězdy. Signál, která tu byl nalezen, se tedy může nacházet jak ve spektru planety, tak ale i ve spektru hvězdy samotné. 

Vodní pára byla totiž už dříve identifikována například ve hvězdných skvrnách naší vlastní hvězdy - Slunce. 

Pokud by tomu tak bylo i u Gliese 486, mohl by se takovým způsobem vytvořit signál, který vědci zachytili. 

Vědci sice nepozorovali důkazy o existenci skvrn, kterými by při tranzitu procházela zkoumaná planeta, přesto tuto eventualitu ale zatím nemohou vyloučit. 

Budoucí průzkum atmosféry Gliese 486 b

Vědci chtějí v budoucnosti prozkoumat planetu pomocí ostatních přístrojů na palubě JWST. Zaměří se přitom na denní polokouli planety, která je trvale zahřívána světlem své centrální hvězdy. Pokud nemá Gliese 486 b žádnou (nebo má jen velice řídkou) atmosféru, bude nejteplejší oblast povrchu planety v té oblasti, která je hvězdě nejblíže. Pokud je ale nejteplejší oblast posunuta, mohlo by to znamenat, že se na planetě nachází atmosféra, která dovoluje cirkulaci tepla. 

Mělo by se také konat další pozorování denního emisního spektra planety a pozorování kratších vlnových délek spektra. Od nich si vědci slibují konečné rozluštění hádanky - byla pozorovaná voda skutečně součástí atmosféry planety nebo jen signálem, za který jsou zodpovědné skvrny na hvězdném povrchu? 

I když by se mělo zjistit, že Gliese 486 b obklopuje vodní atmosféra, nemusí to nutně znamenat, že se na této planetě nacházejí podmínky vhodné pro život.  

Záření mateřské hvězdy totiž atmosféru planety neustále ohrožuje a ničí. Je ale dobře možné, že se atmosféra neustále doplňuje díky aktivní vulkanické činnosti nebo občasným dopadům komet. A tak (jako tak často) by tento objev dal nejen odpověď na určitou otázku, ale zároveň by otevřel dveře … velkému množství dalších.