Jak rozeznat obydlenou planetu?

Ve výzkumu vzdálených exoplanet ještě dlouho zůstaneme jen pouhými diváky, odkázanými na informace, které přenáší odražené světlo jejich centrálních hvězd. Máme ovšem štěstí, že z něj vědci umí leccos vyčíst.

Vzdálený život

Když mluvíme o obydlené planetě, rozumíme tím takový druh života, jaký známe ze Země. Za život považujeme organickou hmotu, která je schopná reprodukce a má určité specifické složení co se týká chemických prvků. Z toho se odvozují také fyzikální vlastnosti povrchu planety a její atmosféry, ve kterých se může takový život vyvíjet. V praxi to znamená, že se jen těžko můžeme těšit na život na planetě, která obíhá tak blízko své hvězdy, že je na ní běžná denní teplota v řádu stovek nebo tisíc stupňů Celsia … nebo na planetě, kde neexistuje atmosféra a voda.

Voda a živiny

Život, jak jej známe, totiž nekompromisně vyžaduje přítomnost kapalné vody. Dalším omezujícím faktorem by měla být dostupnost živin. Jinými slovy, na planetě musí být zdroje a zásoby takových chemických prvků jako C, H, N, O, P a S (vědci tomuto souboru nezbytných chemických prvků někdy říkají rozverně - CHNOPS) a stopová množství jiných prvků.

Teorie tvrdí, že pokud jsou tyto prvky k dispozici, spouští se při dostatečně vysokém přísunu energie (a o tu se postará například hvězdné záření, blesky, vysokoenergetické částice nebo kosmické záření) chemické reakce, které mohou vést k tvorbě aminokyselin a dalších prebiotických molekul. Z nich se může nakonec vyvinout život.

Okamžitě se ale nabízí otázka: „Je vůbec možné tyto prvky (a potenciální možnost vzniku života) na dálku rozeznat?“

^{Obrázek: Ilustrační grafika. Zdroj: D. Tenzler}

V minulých desetiletích bylo odhaleno několik tisíc exoplanet. Na části z nich by se mohl dokonce teoreticky vyskytovat život, protože odpovídají planetě našeho typu - s kamenným povrchem. Jsou to ovšem hodně různorodé planety. Mohou mít také velice odlišné atmosféry. Ty mohou odpovídat prvotní atmosféře Země, složené z vodíku a helia s příměsemi jiných plynů, může se jednat o oxidační nebo naopak redukční typy atmosfér - nebo dokonce atmosféry, které vznikají odpařením povrchových hornin planety, která krouží příliš blízko své centrální hvězdy.

Když vycházíme z toho, že přítomnost vody na planetě je nezbytná, můžete také doufat, že na dané planetě bude přítomna atmosféra s vyvinutou oblačností, jak je to mu i na Zemi.

Pokud tedy u planety pozorujeme změny, které se dají vysvětlit přítomností oblaků, jsme na dobré cestě.

Budoucí výzkumy by se mohly věnovat existenci různých plynů v atmosférách planet. Chemické otisky prstů různých prvků a jejich sloučenin v atmosféře mohou svědčit o přítomnosti těch nebo oněch sloučenin na povrchu planety. Problém spočívá v tom, že zatímco některé prvky přechází do atmosféry lehce, jiné se k tomu moc nemají, viz následující případ: kyslík a fosfor.

Přítomnost života

Za klasickou signaturu, která potvrdí existenci života, se dnes považuje například kyslík. Ten se nachází v atmosféře naší planety prakticky jen díky životu na povrchu Země a v oceánech. Pokud by z nějakého důvodu život na Zemi zanikl, zmizí kyslík z atmosféry už za několik desetiletí nebo století. Je to totiž plyn, který je silně reaktivní a rád se váže na ostatní chemické prvky ve svém okolí.

Přítomnost života může naznačit také fosfan - PH3. Je to plyn, ve kterém je spojen atom fosforu se třemi atomy vodíku. Fosfor je určitě demobilizovaný v kůře dané planety - nachází se zde ve formě hydroxyapatitu a fluorapatitu. Pokud se tedy život vyvíjí v samotné atmosféře planety (tedy ne na jejím pevném povrchu), je fosfor omezujícím prvkem pro jeho vývoj. Výše zmiňované počítačové modely nacházejí molekuly fosfanu jen u planet, jejichž povrchová teplota přesahuje 900 K, tedy velice horké planety, u kterých stejně nepočítáme s vývojem života přímo na povrchu, může se nacházet jen v samotné atmosféře.

Ve svých studiích a počítačových simulacích se vědci zabývali 18 různými chemickými prvky (H, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn a Fe), které mohou tvořit 471 druhů plynů a 208 druhů kondenzátů.

Zbývá tedy už jen sledovat vzdálené exoplanety, nalézt ty, které mají znatelnou atmosféru a definovat, z jakých plynů nebo kondenzátů se skládá. Nové výkonné teleskopy dávají naději … na další zajímavé (a v tomto případě dokonce velice napínavé) objevy.

^{Zdroje: Odkaz}