Jak hledat mimozemský život?

Naše technologie se v poslední době dramaticky zlepšily, takže dnes známe tisíce planet obíhajících jiné hvězdy. Způsob, jakým se na nich snažíme najít život, je ovšem překvapivě konzervativní.

Kyslík a metan jako znaky života

Když astronomové zkoumají atmosféry vzdálených planet, doufají, že najdou chemickou nerovnováhu. Typickým příkladem takového stavu je současná přítomnost kyslíku a metanu. Tyto plyny za běžných podmínek chemicky reagují a postupně mizí, takže jejich dlouhodobý výskyt naznačuje, že se neustále doplňují ze zdrojů, které se nacházejí přímo na dané planetě. Na Zemi hraje tuto roli život.

Takový přístup předpokládá, že život na jiných planetách funguje podobně jako ten pozemský. Spoléhá na konkrétní metabolické procesy a konkrétní molekuly.

Vědci ale zjistili, že stejné chemické signatury mohou vznikat i bez aktivní účasti života. Geologické procesy, interakce s hvězdným zářením nebo exotické podmínky v atmosférách mohou vytvářet kombinace plynů, které bychom ještě před pár lety považovali za jasný důkaz biologických procesů.

To znamená, že k interpretaci těchto signálů potřebujeme stále více doplňujících informací o planetě, jejím okolí i historii. A takové informace často nemáme.

Život na cizích planetách tedy musíme hledat trochu jiným způsobem. Možná bychom se neměli ptát, jaké konkrétní látky život produkuje, ale co je pro něj skutečně charakteristické.

Teorie skládání

Nový přístup je založený na takzvané Assembly Theory, tedy teorii skládání. Ta se snaží definovat život ne jako seznam určitých molekul, ale jako proces. Život vytváří složité struktury postupným skládáním jednodušších částí. Nejde jen o to, co existuje, ale jak obtížné je to vytvořit.

Vědci pak navrhují pojem Assembly Index, což je číslo vyjadřující minimální počet kroků potřebných k sestavení dané molekuly z jednoduchých stavebních bloků.

Jednoduché molekuly mají nízký index, protože vznikají snadno. Naopak velmi složité struktury vyžadují spoustu jednotlivých kroků, které se často opakují a navazují na sebe. A právě tady se objevuje důležitý argument - takovou složitost je extrémně nepravděpodobné vytvořit náhodně. Vyžaduje proces, který systematicky vybírá určité struktury a znovu je používá. Jinými slovy, vyžaduje něco, co připomíná evoluci.

Jednoduše řečeno - místo hledání konkrétních molekul bychom mohli hledat samotnou složitost jako podpis života. Tento podpis by byl mnohem obecnější. Nezáleželo by na tom, jestli je život založený na uhlíku, nebo na jiném chemickém prvku. Důležité by bylo, zda vytváří struktury, které nesou známky historie, opakování a výběru.

Jak ale tuto myšlenku aplikovat na vzdálené planety, které nemůžeme zkoumat přímo? Řešením je, dívat se na atmosféru jako na celek. Místo analýzy jednotlivých plynů se může zkoumat celá chemická struktura atmosféry.

Molekuly, které v ní detekujeme, se dají chápat jako prvky, která vznikly určitým řetězcem chemických procesů. Pomocí Assembly Theory se pak dá odhadnout, jak složité je takovou molekulu vytvořit, kolik kroků celý proces vyžaduje a do jaké míry nese všechno známky vlivu života.

Jak jsou na tom jiné planety?

Zajímavé je, že když se tento přístup aplikuje na planety v našem nejbližším okolí, Země vychází jako výrazně odlišná. Její atmosféra vykazuje vyšší míru složitosti než atmosféry jiných planet Sluneční soustavy. Nejde přitom jen o množství různých molekul, ale o způsob, jakým jsou poskládané. Jinými slovy - naše pozemská atmosféra ukazuje právě takové známky opakovaného využívání stejných stavebních prvků a hlubší struktury, která vznikla dlouhodobým vývojem.

Zvlášť zajímavé je srovnání s Venuší. Země a Venuše jsou sousední planety, vzniklé prakticky nedaleko sebe (když používáme kosmická měřítka). Obě tedy mají k dispozici podobné chemické stavební jednotky, ale zatímco Venuše produkuje spíše jednodušší a náhodnější kombinace molekul, Země vytváří mnohem bohatší a strukturovanější chemické jevy. To naznačuje, že rozdíl nespočívá v dostupných surovinách, ale v samotném procesu, který je organizuje. A tím procesem je pravděpodobně globální biosféra, usoudili by vědci, pokud by se obě planety nacházely v cizím systému a my je pozorovali s cílem nalézt život.

Tradičně jsme se na existenci života dodnes dívali jako na něco, co produkuje určité látky. Assembly Theory ale naznačuje, že život prozradí spíše mechanismus výběru. Z obrovského množství možných chemických kombinací vybírá ty, které jsou stabilní, funkční a mohou být znovu využity. Atmosféra planety pak nese stopu tohoto výběru. A to je pro nás štěstí, protože atmosféry cizích planet jsme se už naučili pozorovat - na rozdíl od změn na površích planet, které jistě také existenci života mohou prozradit.

Zároveň se díky tomuto novému pohledu mění hranice mezi živým a neživým světem. Mizí ostrá hranice. Na jedné straně stojí jednoduché chemické systémy bez znatelné organizace, na druhé straně vidíme komplexní biosféru.

Mezi nimi ovšem mohou existovat nejrůznější přechodné stavy. To by mělo znamenat, že ve vesmíru existují systémy, které nejsou úplně živé v našem smyslu, ale přesto vykazují některé rysy organizace a výběru.

Budoucí výzkum

To ovšem neznamená, že jde o dokonalé řešení. Tento přístup pravděpodobně lépe odhalí planetu s rozsáhlou biosférou než takový stav, kdy je život vzácný nebo skrytý pod povrchem a na povrchové změny nemá vliv. Může tedy přehlédnout některé formy života. Na druhou stranu výrazně snižuje riziko falešných poplachů, protože vysoká chemická složitost je obtížně vysvětlitelná bez dlouhodobého procesu výběru.

Hledání života ve vesmíru tak postupně přestává být jen hledáním kopií Země. Nově se budeme snažit pochopit, co život vlastně obnáší. Pokud je správná myšlenka, že život zanechává stopu ve formě složitosti, kterou nelze vysvětlit náhodou, pak jsme na správné cestě - a najdeme život i tam, kde bychom ho na první pohled vůbec nehledali.

Pomoci mohou přitom nové, výkonné teleskopy. Jedním z nich by měl být Habitable Worlds Observatory (HWO). Na rozdíl od předchozích misí, které se věnovaly studiu vesmíru, je HWO navržen přímo s cílem detekovat obyvatelné planety a analyzovat jejich atmosféry. Teleskop bude pracovat v ultrafialové, viditelné i infračervené oblasti spektra, což mu umožní identifikovat zajímavé molekuly jako kyslík, voda nebo metan. Ty mohou sloužit jako nepřímé známky biologických procesů.

Jedním z hlavních technologických prvků bude koronograf, zařízení, které dokáže potlačit oslnivé světlo mateřské hvězdy a umožnit tak přímé pozorování odraženého světla planet v jejím okolí. Díky tomu bude možné nejen planety objevit, ale i detailně zkoumat jejich chemické složení.

Teleskop bude pravděpodobně umístěn v Lagrangeově bodě L2, kde bude mít stabilní podmínky pro dlouhodobá pozorování. Start mise se očekává kolem roku 2040. HWO tak poprvé nabídne reálnou možnost systematicky testovat, jestli je život ve vesmíru běžným, nebo spíš výjimečným jevem.

Zdroj: Odkaz