Tahle planeta má rok jako Země a vy o ní skoro nic nevíte. Přitom mění pohled vědců na život ve vesmíru

Tahle planeta má rok jako Země a vy o ní skoro nic nevíte. Přitom mění pohled vědců na život ve vesmíru

Zdroj obrázku: Shad.off / Depositphotos

 


Podle SETI (Institut pro hledání mimozemské inteligence) by jen v naší galaxii mělo být v obyvatelné zóně 300 milionů planet. Zatím jsme v této „mírné“ zóně objevili jen něco přes 1 000 potenciálně kamenných světů, ale některé jsou zajímavější než jiné. Mezi tisíci kandidáty se několik ukáží jako skutečné vědecké skvosty: planety, které se z hlediska své velikosti, oběžné dráhy a typu hvězdy, která je osvětluje, podezřele podobají Zemi.

Jeden takový zvláštní případ je předmětem nedávné studie, která upoutala pozornost NASA a některých nejprestižnějších světových univerzit. Nejde jen o „další exoplanetu“: mohla by být prvním jasným zástupcem nové kategorie světů, těch, které se Zemi podobají nejen velikostí, ale také typem hvězdy, kolem které obíhají, a způsobem, jakým je můžeme podrobně studovat.

Mezinárodní tým astronomů z NASA, Oxfordské univerzity, Harvardské univerzity a Univerzity v jižním Queenslandu (Austrálie) oznámil objev exoplanety, která se může velmi podobat Zemi a nachází se relativně blízko, asi 146 světelných let daleko, v souhvězdí Panny.

Související článek

Tentokrát jde o víc než jen let: NASA se díky misi Artemis II po 54 letech vrací k Měsíci
Tentokrát jde o víc než jen let: NASA se díky misi Artemis II po 54 letech vrací k Měsíci

Mise Artemis II má odstartovat už v únoru a stane se první pilotovanou výpravou k Měsíci po více než půlstoletí. NASA otestuje nový systém SLS a loď Orion v nejvzdálenějším, nejrychlejším a technologicky nejambicióznějším letu s posádkou v historii – krok, který otevře cestu k trvalému návratu na Měsíc a budoucímu letu na Mars.

Tento nový svět, pojmenovaný HD 137010 b (obíhá kolem hvězdy HD 137010 v „druhé poloze“ o něco dále než HD 137010 a), je přibližně stejně velký jako Země (je jen asi o 6 % větší) a oběžnou dráhu kolem své hvězdy dokončí přibližně za 355 dní, což naznačuje, že se nachází v oblasti srovnatelné s „obyvatelnou zónou“ svého hvězdného systému. Jinými slovy, rok na HD 137010 b trvá přibližně stejně dlouho jako rok na Zemi, což je mezi známými exoplanetami velmi neobvyklé.

Objev, publikovaný v časopise Astrophysical Journal Letters, vychází z údajů získaných kosmickým dalekohledem Kepler během jeho mise K2 v roce 2017. Objev umožnil jediný tranzit (okamžik, kdy planeta přechází před svou hvězdou a způsobí slabé ztmavnutí dopadajícího světla), který byl detekován pomocí vysoce přesné fotometrie.

Detekovat planetu pomocí jediného tranzitu je jako snažit se odvodit existenci celého vlaku, protože jsme letmo zahlédli projet jediné osvětlené okno. Obvykle astronomové potřebují pozorovat několik periodických tranzitů, aby potvrdili přítomnost planety a přesně změřili její dráhu. V tomto případě tým zkombinoval tento jediný tranzit s měřením radiální rychlosti (mírné „kývání“ hvězdy v důsledku gravitace planety) a statistickými modely, aby odhadl její oběžnou dobu blízkou jednomu roku. Tento hybridní přístup je stále důležitější pro hledání dlouhoperiodických planet podobných Zemi, které tranzitují jen velmi sporadicky.

Pro vědce pod vedením Chelsea Huangové představuje tento objekt důležitý krok při hledání světů, na kterých by se mohly nacházet podmínky vhodné pro život. Ačkoli to ještě není zcela potvrzeno, Huangův tým odhaduje, že HD 137010 b má přibližně 50% šanci, že se nachází v obyvatelné zóně své hvězdy. Je zde však důležitá nuance: průměrná teplota povrchu planety by mohla být až -70 °C, což je velmi podobné teplotě na Marsu. Tento extrémní chlad je způsoben tím, že na planetu dopadá o 70 % méně světla než na Zemi, což by při absenci výrazné atmosféry ze světa udělalo zmrzlou poušť.

Když astronomové hovoří o „obyvatelné zóně“, mají na mysli, velmi zjednodušeně řečeno, oblast kolem hvězdy, kde by se na povrchu kamenné planety mohla udržet kapalná voda, pokud by měla vhodnou atmosféru. Nejedná se o záruku modrých oceánů a teplých pláží, ale o nutnou, nikoliv však postačující podmínku. V případě HD 137010 b ji oběžná dráha řadí do této teoretické oblasti, ale její rovnovážná teplota – teplota, kterou by měla bez skleníkového efektu – ji řadí na chladný konec obyvatelné zóny.

To však neznamená, že by postrádala potenciál: robustní atmosféra bohatá na skleníkové plyny, jako je oxid uhličitý nebo dokonce vodní pára, by mohla za určitých podmínek zvýšit teplotu a umožnit existenci kapalné vody. Kromě polohy na oběžné dráze je dalším faktorem, který činí tento objev obzvláště atraktivním, skutečnost, že HD 137010 b obíhá kolem hvězdy typu K, která je o něco chladnější a méně svítivá než naše Slunce, ale stabilnější a méně náchylná k prudkým vzplanutím než červení trpaslíci.

Hvězdy typu K se staly „oblíbenými“ hvězdami mnoha astrobiologů. Jsou o něco menší a chladnější než Slunce, ale mnohem klidnější než červení trpaslíci (typ M), kteří mají tendenci vyzařovat silné erupce a extrémní ultrafialové záření schopné erodovat nebo zničit atmosféry blízkých planet. Nedávné studie naznačují, že hvězdy typu K mohou nabízet ideální rovnováhu: velmi dlouhou hvězdnou životnost (o miliardy let delší než Slunce) a méně agresivní radiační prostředí, což poskytuje více času a lepší podmínky pro vznik a vývoj života.

„Předchozí objevy planet velikosti Země v obyvatelných zónách se odehrály především kolem tzv. červených trpaslíků, kteří jsou mnohem menší a slabší než naše Slunce,“ vysvětluje Alexander Venner, spoluautor studie, ve svém prohlášení. Vědci se obávají, že tyto planety mohou ztratit veškerou svou atmosféru v důsledku vysokoenergetického záření svých hostitelských hvězd. Naproti tomu hostitelská hvězda HD 137010 b má vlastnosti mnohem bližší vlastnostem našeho Slunce, což zvyšuje pravděpodobnost, že by si planeta mohla udržet atmosféru podle současných teoretických modelů. Pokud má HD 137010 b atmosféru jako Země nebo Mars, bude pravděpodobně chladnější než Antarktida. Hustší atmosféra by však mohla planetu ohřát natolik, že by umožnila přítomnost kapalné vody, což by mohlo být prostředí příznivé pro život.

Tato nuance je klíčová: atmosféra je téměř vším. Ve Sluneční soustavě máme velmi jasný příklad: na Venuši dopadá jen o něco více slunečního záření než na Zemi, ale její hustá atmosféra oxidu uhličitého vytváří ubíjející skleníkový efekt, který zvyšuje teplotu na jejím povrchu na více než 450 °C. Mars se naopak nachází uprostřed Sluneční soustavy. Mars se naopak nachází na vnějším okraji obyvatelné zóny a díky velmi řídké atmosféře je chladným světem. HD 137010 b by mohla spadat někam do středu tohoto spektra, v závislosti na tom, kolik má atmosféry a jaké je její složení.

Klimatické modely, které tým použil, naznačují, že s atmosférou hustší než pozemská, bohatou na CO₂ a možná i s mraky vodní páry, by se teplota na povrchu mohla zvýšit natolik, že by zde mohly existovat oblasti s kapalnou vodou, alespoň na sezónní nebo lokální bázi. To otevírá dveře složitějším scénářům obyvatelnosti, než je jednoduché „ano“ nebo „ne“, na které někdy tuto otázku redukujeme.

Podle studie je HD 137010 b prvním kandidátem na planetu s vlastnostmi podobnými Zemi, který tranzituje přes hvězdu podobnou Slunci dostatečně jasnou pro důležitá následná pozorování.

Tento „dostatečně jasný“ detail je mnohem důležitější, než se zdá. Abychom mohli studovat atmosféru exoplanety pomocí tranzitní spektroskopie – analýzy toho, jak se mění světlo hvězdy při průchodu atmosférou planety – potřebujeme, aby hvězda byla relativně jasná a stabilní. Mnohé z dosud objevených hvězd, u nichž se nacházejí planety „podobné Zemi“, jsou příliš slabé nebo proměnlivé pro takovéto podrobné studium. HD 137010 je naopak dostatečně jasná na to, aby se stala ideální přírodní laboratoří pro novou generaci teleskopů.

„Ačkoli současné generace astronomických přístrojů nemohou tuto nově objevenou planetu plně charakterizovat, mohla by se stát hlavním cílem pro budoucí přístroje pro měření radiálních rychlostí, které by odhalily pozemské analogy,“ uzavírá Venner.

Přesné měření hmotnosti HD 137010 b pomocí radiální rychlosti bude jedním z prvních kroků. Znalost její hmotnosti v kombinaci s její velikostí nám umožní vypočítat její průměrnou hustotu a určit tak, zda se skutečně jedná o kamennou planetu podobnou Zemi, nebo zda obsahuje významný podíl lehkých plynů (vodík a helium), čímž by se blížila „mini Neptunu“. Tento druh rozlišení je klíčový: pouze světy s vysokou hustotou, kde převažují horniny a kovy, jsou považovány za dobré kandidáty na skutečné „pozemské analogy“.

Zájem NASA, Oxfordu a Harvardu o HD 137010 b není chápán pouze na základě jeho individuálních vlastností, ale v širším kontextu hledání života mimo Zemi. V posledních letech mise jako Kepler, TESS a CHEOPS změnily náš pohled na vesmír: víme, že planety jsou běžné a že mnohé z nich se nacházejí v obyvatelných zónách. Dalším krokem už není jen jejich počítání, ale jejich důkladné studium, charakterizace jejich atmosfér a případně hledání chemických signálů spojených s životem (tzv. biosignatur).

K tomuto účelu se navrhují nové observatoře a specifické programy. Observatoř NASA pro pozorování obyvatelných světů, plánovaná na příští desetiletí, bude mít za hlavní cíl detekovat a analyzovat planety velikosti Země v obyvatelných zónách hvězd podobných Slunci. HD 137010 b tomuto profilu vyhovuje téměř dokonale: je prvním kandidátem na to, aby se stal jedním z „hvězdných cílů“ tohoto budoucího teleskopu.

Ještě předtím by se o předběžná pozorování mohly pokusit již fungující přístroje, jako je vesmírný dalekohled Jamese Webba, a velké pozemní dalekohledy příští generace (například extrémně velký dalekohled ESO), které by alespoň upřesnily její dráhu a hmotnost. Přestože detailní charakterizace atmosféry tak malé a relativně vzdálené planety zůstává obrovskou výzvou, každý nový údaj pomůže zpřesnit modely a připravit půdu pro budoucí mise.

HD 137010 b také zapadá do širšího trendu: posunu od „extrémních světů“ ke „známým světům“. V prvních desetiletích objevování exoplanet převažovali plynní obři velmi blízko svých hvězd (tzv. „horkí Jupiteři“), protože je bylo nejsnazší objevit. Postupně technologie posouvala hranice směrem k menším, chladnějším planetám, vzdálenějším od svých hvězd, až jsme se dostali k případům, jako je tento, kde se oběžná doba blíží pozemskému roku a velikost jako naše planeta.

V tomto smyslu působí HD 137010 b jako most mezi tím, co již známe, a tím, co chceme objevit. Je dostatečně podobná Zemi, aby sloužila jako referenční bod, ale zároveň dostatečně odlišná – chladnější, možná i studenější – aby nás donutila zpřesnit naše představy o tom, co rozumíme pod pojmem „obyvatelný svět“. Může život existovat na planetě, která je trvale ledová, ale s podpovrchovými oceány nebo mírnými oblastmi pod hustou atmosférou? Ve Sluneční soustavě nám měsíce jako Europa nebo Enceladus připomínají, že obyvatelnost může mít zcela jiné podoby než na Zemi.

Je pravda, že HD 137010 b by mohl být ledový jako Mars, ale i tak nás toho hodně naučí: jak o hranicích obyvatelné zóny, tak o rozmanitosti skalnatých světů v naší galaxii. V každém případě je to hlavní cíl pro další generaci astronomických studií, například pro ty, které bude provádět Observatoř obyvatelných světů NASA a další mezinárodní projekty.

V příštích letech budeme pravděpodobně slýchat stále častěji jména „blízkozemních“ exoplanet obíhajících kolem hvězd typu K nebo G (jako Slunce). HD 137010 b se připojí k tomuto krátkému seznamu světů, které sice nemůžeme navštívit, ale stanou se měřítkem pro zodpovězení jedné z našich nejstarších otázek: Je Země vesmírnou zvláštností, nebo jen jednou z milionů obyvatelných planet? Tento malý ledový svět, vzdálený 146 světelných let, by nám mohl pomoci přiklonit misky vah k odpovědi.

#