Proč ve vesmíru nenacházíme stopy života?

My sami jsme toho důkazem. Ve vesmíru existuje život. Proč jsme tedy ještě nezachytili signály jiné inteligentní civilizace? Možná je to proto, že většina hvězd život na svých planetách neumožňuje. (délka blogu 9 min)

Pradávný sen o existenci dalekých vesmírných civilizací dostal před pár lety citelnou ránu. Ukázalo se, že se kolem téměř každé hvězdy vyskytuje více či méně početný planetární systém.

Velký počet planet znamená také velký počet obyvatelných planet. Proč tedy neregistrujeme žádné signály nebo třeba jen náznaky existence nějaké cizí civilizace?

Jeden z pokusů o vysvětlení se opírá o vlastnosti hvězd. Naprostá většina hvězd totiž nastoluje na svých planetách takové podmínky, které se k životu (jak ho známe my) nehodí. Naopak hvězdy jako naše Slunce, poklidní a dlouho žijící žlutí trpaslíci, jsou ve vesmíru relativně vzácní.

Nejčastější druh hvězd

Pozorováním Galaxie jsme zjistili, že nejpočetnější jsou zde hvězdy, kterým říkáme červení trpaslíci. Tvoří více než tři čtvrtiny hvězdné populace. Pokud se tedy ve vesmíru má vyvíjet život, mělo by to být (statisticky vzato) právě na planetách v blízkosti červených trpaslíků.

Díky vesmírnému teleskopu Kepler víme, že kolem našich sousedů, nedalekých červených trpaslíků, krouží velké množství planet. Víme dokonce, že některé z nich jsou podobné Zemi. Mají velice podobnou velikost a nacházejí se v oblasti, ve které od své mateřské hvězdy dostávají dostatek energie. Na některých z nich může dokonce existovat tekutá voda. Všechno, co jsme o nich zjistili, by mělo teoreticky vést k obrovskému optimismu. Přesto vědci moc nejásají a život na planetách nejčastějšího druhu hvězd nepovažují za pravděpodobný.

Červený trpaslík

Jako červeného trpaslíka označujeme hvězdu, která má hmotnost menší než 0,6 a větší než 0,07 hmotnosti našeho Slunce. 

Ještě menší objekty už nemají dostatečné množství hmoty na to, aby se v jejich nitru vyvinula dostatečně vysoká teplota. Takové objekty nemohou zažehnout efektivní a stabilní termonukleární fúzi - reakci, ze které hvězdy získávají svou energii. Těmto skorohvězdám se mimochodem říká hnědí trpaslíci. 

Hmotnost je nejen základní vlastnost, která určuje, jestli se hvězda dá vůbec nazývat hvězdou. Určuje také, jakou teplotu a barvu má viditelný hvězdný povrch. Horké a hmotné hvězdy vyzařují fotony s vysokou energií, vnímané jako bílé nebo namodralé světlo, zatímco chladnější a méně hmotné hvězdy mají povrch spíše červený.

Svítivost hvězdy

Menší a červenější hvězdy svítí o poznání méně než naše Slunce. Termonukleární fúze v centru hvězdy totiž přeměňuje vodík na helium tím efektivněji, čím teplejší je jádro hvězdy (účinná zóna). Horké a hmotné hvězdy naopak září daleko intenzivněji než Slunce. Jejich svítivost převyšuje sluneční až 10 000x.

V praxi to znamená, že červený trpaslík se svou povrchovou teplotou 2000 – 4000 K vyzařuje jen asi setinu světla, které vysílá do svého okolí naše Slunce s povrchovou teplotou 6000 K.

To je mimochodem i důvod, proč pouhým okem na nebi nespatříte ani jednoho červeného trpaslíka, i když jich v našem vesmírném okolí máme hned několik. Jejich světlo je pro naše oči příliš slabé. A nejen pro naše oči…

Málo světla – málo života?

Také eventuální život na planetách, které krouží kolem červených trpaslíků, se s tímto jevem musí nějak vypořádat. Centrální hvězda takového planetárního systému září hlavně v infračervené oblasti spektra. Rostliny, tak jak je známe ze Země, neumí tuto část spektra využít k fotosyntéze. Energie infračervených fotonů totiž není dostatečně vysoká.

Pokud by se tedy na planetách, kroužících kolem červeného trpaslíka, měl vyvinout život, musí najít jinou variantu, jak využít světlo své hvězdy – fotosyntézu rostlin tam nejspíš nenajdeme. To ovšem není žádný zásadní problém. Život si většinou poradí i s nepříliš vhodnými podmínkami, jak se ukázalo už na naší vlastní planetě.

Červení trpaslíci – malé ale vzteklé hvězdy

Pro život a jeho zachování je daleko nebezpečnější chování samotného červeného trpaslíka. Ten je totiž sice malý, zato je ale daleko aktivnější než větší hvězdy typu našeho Slunce.

Ve Slunci a ostatních hvězdách vzniká energie spalováním vodíku na těžší prvky. U hvězd typu Slunce se to děje převážně v centru hvězdy. Odtud se záření postupně dostává k jejímu povrchu. To trvá klidně i milióny let. Fotony se nespočetněkrát pohltí hmotou hvězdy, aby se znovu nespočetněkrát vyzářily. Tímto procesem ztrácí pokaždé malou část své původní energie, která se předá hmotě hvězdy. Fotony tím mění svou vlnovou délku, takže výsledné světlo, které naše Slunce ze svého povrchu vysílá, spadá do malé části spektra, které jsme schopni vnímat našima očima.

U hvězd, jakou je i naše Slunce, funguje promíchávání hmoty hvězdy konvekcí jen v tenké vrstvě blízko povrchu hvězdy. U daleko menších červených trpaslíků určuje konvekce přenos energie v celém objemu hvězdy. Znamená to, že materiál, který se nahřál v centru hvězdy, může proudit až na její povrch, kde se ochladí, aby následně klesal do horkého nitra. Materiál málo hmotných hvězd se tak neustále promíchává - a to v celém svém objemu.

To s sebou přináší silnou aktivitu hvězdy. Zatímco u našeho Slunce pokrývají sluneční skvrny jen nepatrnou část povrchu, může být u červených trpaslíků skvrnami pokryta více než jeho polovina. Tomu odpovídá i síla hvězdného větru, počet a síla protuberancí, tedy výronů To má za následek, že červený trpaslík do svého okolí vysílá daleko více částic slunečního větru než poklidné hvězdy, jakou je i naše Slunce.

Neobyvatelná zóna života

To vede nakonec ke znehodnocení podmínek pro život, jak ho známe z naší planety. U chladných a méně zářivých červených trpaslíků je totiž zóna života velice blízko centrální hvězdy.

Zóna života je pásmo, ve kterém se musí nacházet planety aby dostávaly dostatečné množství energie potřebné pro vznik a udržení života.

Planety, která se v této zóně nacházejí, jsou neustále bombardovány neobyčejně silným proudem částic ze své hyperaktivní mateřské hvězdy.

Červení trpaslíci poskytují vznikajícímu životu jednu jedinou výhodu – a tou je čas. Zatímco naše Slunce spálí vodík ve svém jádře v průběhu pouhých 10 miliard roků, zaručuje konvekce hmoty v červených trpaslících daleko delší trvání jejího aktivního života.

Červený trpaslík může existovat 10x nebo i 100x déle než Slunce. Možná se tamní druh života vyvíjí v podzemí a zatím neměl dostatek času ke svému rozšíření. Možná bychom měli začít pátrat po mimozemských civilizacích až za 50 miliard let, v době, kdy budou červení trpaslíci v nejlepších letech.