Stopy života na exoplanetách

Dá se už dnes uvažovat o objevu života na některé z exoplanet? Několik úvah na téma planety a jejich atmosféry (délka blogu 5 min.)

Exoplanety

Není to tak dávno. Někteří z nás ještě pamatují dobu, kdy jsme nevěděli, jestli vůbec existují ve vesmíru planety, které by kroužily kolem svých centrálních hvězd tak, jako krouží Země kolem Slunce. 

Odpověď na tuto otázku dnes známe. Za posledních 25 roků vědci objevili hned několik tisíc exoplanet. 

Zpočátku se to dařilo jen u poměrně velkých exemplářů, podobných našemu Jupiteru. Obří planety mění díky své gravitaci nepatrně dráhu své hvězdy. S vývojem moderních teleskopů se ale daří detekovat i daleko menší objekty, srovnatelné se Zemí nebo dokonce i objekty, které jsou menší, než je ona. 

Objevila se ovšem další otázka: mají tyto exoplanety atmosféru? Přitom mají vědci zájem nejen o plynný obal planety jako takový - zajímá je spíš něco jiného. Dá se ze stavu atmosféry planety usuzovat na to, jestli je na jejím povrchu život?

Nehostinná Země - zářný příklad složitosti situace

Na první pohled by se mohlo zdát, že pokud nalezneme v atmosféře planety kyslík, bude pravděpodobné, že je na ní také život. Na Zemi je přece kyslík nutností, bez které se neobejde velké množství organismů. 

A naopak, spousta organismů (rostliny, plankton) kyslík vyrábí. Kyslík je totiž tak chemicky aktivní, že by se bez neustálé obnovy a výroby živými organismy - z naší atmosféry “ztratil” během pouhých ca. 300 roků. Kyslík se totiž podílí na velkém množství chemických reakcí a tak by se postupem doby jednoduše sloučil s různými chemickými sloučeninami a navázal se do jejich struktury.  

Situace ale bohužel není takhle jednoduchá. 

Příkladem může být dokonce samotná Země - zatím jediná planeta s prokázaným biologickým životem. V první polovině její existence - tedy v době, kdy už na Zemi žily první mikroorganismy - nic v její atmosféře nenaznačovalo, že by mohl být na planetě život! Mikroorganismy sice mohly vyrábět kyslík, ten se ale tehdy rozpouštěl ve vodě oceánů a přispíval k okysličování prvků, v ní rozpuštěných. Do atmosféry se dostal až později, když byla “kapacita” oceánů vyčerpána. 

Kdyby se tedy v oné době nějaká vesmírná civilizace zajímala o naši planetu a její atmosféru, musela by nutně zjistit, že na existenci života (jak ho známe dnes) nic nepoukazuje. Primitivní život sice vyrábí spoustu chemických sloučenin, které by ho mohly jednoznačně prozradit - prakticky žádná z nich se ale nedostává do atmosféry. 

Atmosféry exoplanet

Co tedy vlastně víme o exoplanetách a jejich atmosférách? 

Jako první z nich vědci detekovali plynnou obálku planety HD 208458b. Ta obíhá hvězdu, kterou známe jako součást souhvězdí Pegasus. Je od nás vzdálená kolem 159 světelných roků. 

Vesmírný teleskop Hubble našel v její atmosféře v roce 2002… sodík. To není vyloženě typický prvek, který bychom očekávali u obyvatelné planety - a není divu. Jedná se totiž o plynného obra, který je ještě větší než náš Jupiter. Navíc obíhá svou hvězdu v relativně malé vzdálenosti. To rozžhavuje jeho atmosféru až na teplotu kolem 1000 °C. 

Později našli vědci v obalech podobných planet také draslík, železo, titan nebo třeba vodní páru. Vodní pára sice vypadá nadějně - o životě na dané planetě ale nic nevypovídá. Planety typu Jupiter nebo dokonce “horký Jupiter” (to jsou ty, které se nacházejí velice blízko své centrální hvězdy) jsou pro život, jak ho známe ze Země, nevhodné. 

Mezi atmosférami, které se dodnes podařilo vědcům prozkoumat, je ale bohužel takových obřích exoplanet větší množství. Důvod je nasnadě… velká planeta má i objemnou atmosféru, takže si jí teleskop snáze všimne a může lépe zachytit signál, prozrazující její složení. 

Detekce atmosféry při zatmění

Pokud už o existenci planety víme, není ještě vyhráno. Musí pomoci … náhoda. 

Když se planeta nachází v takové šťastné poloze, že při svém oběhu kolem hvězdy z našeho pohledu částečně přechází přes její kotouč, prochází světlo hvězdy při “zatmění” také skrz atmosférou této planety. Ze změn světla, zachyceného teleskopem, se pak dá usoudit na složení planetárního plynného obalu. To se samozřejmě povede lépe u obří planety s rozměrnou atmosférou a je daleko složitější u planety malé. 

James  Webb Space  Telescope  (JWST) - nová naděje na detekci atmosfér exoplanet

Všichni jistě známe překrásné snímky, které na Zemi posílá Hubbleův teleskop, umístěný na oběžné dráze. Ať už se jedná o jedinečné snímky planetárních mlhovin nebo vzdálených galaxií - jeho práce je věhlasná. Ale dokonce ani on není na pozorování atmosfér exoplanet dost citlivý. Jeho nástupce by mohl situaci změnit. 

Vědci plánují vypustit do blízkého vesmíru jinou a zároveň lepší verzi jménem JWST (James Webb Space Telescope), která dosáhne daleko lepšího rozlišení. Po několika odkladech by měla startovat zhruba za rok. Tam, kde HST zachytí obrázek s například deseti pixely, bude nový teleskop schopen dodat několik set pixelů. To samozřejmě umožní zkoumat slabší objekty s menší hmotností a tenčí atmosférou. Logicky to budou takové exoplanety, které se víc podobají Zemi než Jupiteru. 

Zdroje nebiologického typu

Dokonce i tehdy, když bychom měli štěstí a objevili v atmosféře cizí planety dejme tomu kyslík nebo metan - nelze s jistotou potvrdit, že na ní musí být i život. Je pravda, že některé chemické sloučeniny přítomnost života naznačují - pro jejich výskyt ale může existovat i dlouhý seznam nebiologických důvodů. Tak je tomu například na Marsu, kde se stopy metanu dají vysvětlit rozkladem určitých minerálů. 

A nakonec - jedna dobrá zpráva

Máme tedy vůbec šanci zjistit pouhým sledováním atmosféry, jestli je na pozorované planetě život? Jakkoliv je situace složitá, zdá se, že přece jen ano. 

Vědci totiž nebudou sledovat jen jednotlivé chemické prvky a jejich “otisk” ve světle, zachyceném teleskopem - budou sledovat celé skupiny sloučenin. Pokud budou totiž nalezeny určité sloučeniny v určité kombinaci, je už daleko pravděpodobnější, že nejsou jen výsledkem nebiologických chemických procesů, ale naznačují, že se na planetě nachází život našeho typu, který se na jejich výrobě podílí. 

Pokud budeme vycházet ze života, jak ho známe na Zemi, můžeme uvažovat například o kombinaci vodní páry, ozónu, kyslíku a metanu, které se vyskytnou v atmosféře ve stejnou dobu. Taková směs by naznačovala, že na planetě probíhá fotosyntéza. 

Dokonalejší analýza by pak mohla zjistit, zda se chemické sloučeniny v atmosféře nenacházejí v chemické rovnováze. Pokud ne, mohlo by to být jasnou známkou toho, že nějaké (nejen chemicky ale také biologicky) aktivní procesy tuto rovnováhu porušují. 

Je tu tedy ještě spousta práce - a celá věc zůstává napínavá. Možná se nálezu první obydlené planety dočká … už naše generace.