Exoplaneta HD 137010 b, objevená díky datům z mise Kepler, připomíná Zemi velikostí i složením – ale rozhodně ne podmínkami. Povrchová teplota kolem –68 °C z ní činí extrémně chladný svět, který rozšiřuje naše chápání toho, co znamená „planeta podobná Zemi“.
Mezinárodní tým astronomů identifikoval na základě dat z kosmického dalekohledu NASA Kepler exoplanetu, která by mohla být považována za „ledovou Zemi“. Tato planeta, nazvaná HD 137010 b, se vyznačuje extrémně nízkými teplotami kolem -68 stupňů Celsia, což z ní činí svět velmi odlišný od Země.
Podle NASA tento objev „nabízí jedinečnou příležitost studovat, jak mohou planety podobné Zemi vznikat a vyvíjet se v extrémních podmínkách“. Přestože exoplaneta sdílí charakteristiky velikosti a hmotnosti s naší planetou, její prostředí je nepřátelské životu, jak ho známe, což vyvolává otázky o hranicích obyvatelnosti planet.
Vědci použili techniky analýzy světla hvězd zachyceného přístrojem Kepler, aby určili vlastnosti planety, včetně její dráhy, velikosti a možného složení atmosféry. NASA poznamenává, že „každá nově objevená exoplaneta rozšiřuje naše chápání možností obyvatelnosti a hranic toho, co považujeme za planetu podobnou Zemi“. Tato metoda umožňuje studovat vzdálené světy, aniž by bylo nutné k nim cestovat, a využívá dat shromážděných během mise Kepler, která skončila v roce 2018, ale nadále přináší objevy.
Související článek
V podstatě astronomové pozorují drobné poklesy jasnosti světla hvězdy, když před ní planeta přechází, což je jev známý jako tranzitní metoda. Z hloubky a délky trvání těchto „záblesků“ je možné odhadnout velikost planety, její oběžnou dobu – jak dlouho jí trvá, než oběhne celý kruh kolem své hvězdy – a dokonce odvodit, zda může mít atmosféru. V kombinaci s měřením rychlosti hvězdy (metoda radiálních rychlostí) lze také odhadnout hmotnost planety, což nám umožní zjistit, zda je planeta kamenná, plynná nebo něco mezi tím.
V případě HD 137010 b údaje ukazují na kompaktní a hustý svět se strukturou, v níž pravděpodobně převažují horniny a led, který se podobá spíše přerostlé verzi Země nebo Marsu než plynnému obrovi, jako je Jupiter. Odhadovaná povrchová teplota – hluboko pod bodem tuhnutí vody – však jasně vylučuje jakýkoli běžný scénář obyvatelnosti.
Exoplaneta HD 137010 b
Exoplaneta HD 137010 b leží mimo obyvatelnou zónu své hvězdy, což znamená, že teploty jsou příliš nízké na to, aby na jejím povrchu mohla existovat kapalná voda. Takzvaná „obyvatelná zóna“ je pásmo kolem hvězdy, ve kterém by si planeta s vhodnou atmosférou mohla teoreticky udržet na svém povrchu kapalnou vodu, klíčovou složku pro život v našem pojetí.
V tomto případě obíhá HD 137010 b v takové vzdálenosti, že od své hvězdy přijímá jen velmi málo energie. Přestože se svou velikostí a hmotností blíží kategorii „podobná Zemi“, množství světla a tepla, které přijímá, je srovnatelné s tím, co bychom našli na vnějších planetách naší Sluneční soustavy, jako je Uran nebo Neptun, kde se voda, oxid uhličitý a další sloučeniny nacházejí v podobě ledu po miliardy let.
Vědci však zdůrazňují, že studium planet v extrémních podmínkách je klíčové pro pochopení vzniku a vývoje kamenných a plynných světů. Jak vysvětluje NASA, „planety jako HD 137010 b nám pomáhají pochopit rozmanitost planetárních systémů v naší galaxii a zpřesnit modely vývoje světů podobných Zemi“.
Na takových chladných světech se materiály chovají zcela jinak než na Zemi. Látky, které jsou zde plynné – například metan nebo dusík – mohou zmrznout a vytvořit na povrchu vrstvy ledu. To umožňuje astronomům testovat teorie o tom, jak se tyto prvky hromadí a mísí během vzniku planetárního systému a jak ovlivňují vnitřní strukturu planet.
Tento objev podtrhuje význam historických dat sondy Kepler, která poskytují cenné informace i několik let po ukončení mise. NASA zdůrazňuje, že „dědictví sondy Kepler pokračuje v revoluci v našem chápání vesmíru, odhaluje planety, které bychom si nikdy nedokázali představit, a zpochybňuje naše očekávání ohledně obyvatelnosti“.
Kepler byl původně navržen pro hledání planet relativně mírného pásma, ale jeho obrovská databáze se stala referenčním archivem pro studium všech typů světů: od žhavých „Jupiterů“ po ledové „super-Země“, jako je HD 137010 b. Díky novým technikám analýzy dat a algoritmům umělé inteligence vědci pokračují v získávání signálů, které byly při dřívějších analýzách přehlédnuty.
Podobná Zemi, i když zcela zmrzlá
Případ HD 137010 b ilustruje důležitou nuanci: v astronomii se výraz „podobný Zemi“ nevztahuje vždy na dvojče našeho světa, ale na objekty, které sdílejí základní fyzikální vlastnosti, jako je velikost, hmotnost nebo horninové složení. To nutně neznamená, že mají oceány, kontinenty nebo dýchatelnou atmosféru.
Jinými slovy, HD 137010 b by mohla být „pozemská“ v tom smyslu, že není plynným obrem, ale její povrch by byl pravděpodobně ledovou pouští s tak nízkými teplotami, že by případná přítomná voda zůstala po celé věky pevným ledem. Toto rozlišení je klíčové pro interpretaci oznámení o nových exoplanetách „podobných Zemi“, která se často objevují v novinových titulcích.
Vědci používají několik kritérií pro posouzení míry podobnosti se Zemí, například index podobnosti se Zemí (ESI), který kombinuje parametry, jako je poloměr, hustota, odhadovaná teplota a úniková rychlost. Planeta může dosáhnout relativně vysokého skóre v rozměrech a hustotě, ale v povrchové teplotě může být mnohem nižší, což je případ této „ledové Země“.
Navíc obyvatelnost nezávisí pouze na vzdálenosti od hvězdy. Faktory, jako je složení atmosféry, přítomnost magnetického pole, geologická aktivita nebo dokonce sklon rotační osy, mohou rozhodovat o tom, zda se jedná o mrtvý nebo potenciálně živý svět. HD 137010 b slouží jako připomínka, že označení „podobný Zemi“ je pouze výchozím bodem, nikoliv zárukou přívětivých podmínek.
Nové poznatky o vzniku planetárních systémů
HD 137010 b se přidává k rostoucímu seznamu známých exoplanet, z nichž mnohé se svými vlastnostmi výrazně liší od Země. Každý nález přináší nové poznatky o vzniku planetárních systémů a o možné existenci světů vhodných pro život jinde v galaxii, a to i v extrémně drsných podmínkách.
Zejména chladné planety, jako je HD 137010 b, pomáhají testovat modely, které popisují rozložení materiálu v disku plynu a prachu obklopujícím mladou hvězdu. V takových discích se nachází oblast nazývaná „sněhová čára“, z níž voda a další těkavé sloučeniny vymrzají. Planety, které se formují za touto linií, mají tendenci hromadit velké množství ledu, což může ovlivnit jejich velikost, složení a schopnost udržet si hustou atmosféru.
Srovnání ledových světů s jinými, mírnějšími exoplanetami nám umožňuje rekonstruovat historii migrace planet: některé se zformovaly daleko a pak se přesunuly dovnitř soustavy, zatímco jiné zůstaly na vnějších oběžných drahách po miliardy let. Současná poloha hvězdy HD 137010 b, která se zjevně nachází mimo obyvatelnou zónu, naznačuje, že většinu své existence strávila v ledovém prostředí, což z ní činí přirozenou laboratoř pro studium vývoje chladných planet.
Studium této planety je součástí mezinárodního úsilí o katalogizaci a pochopení široké rozmanitosti exoplanet a poukazuje na to, jak kombinace vesmírných pozorování, analýzy dat a globální vědecké spolupráce posouvá naše chápání vesmíru mimo sluneční soustavu.
Současné mise, jako je TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a kosmické teleskopy, jako je James Webb, přebírají úlohu Keplera a zaměřují se nejen na objevování nových světů, ale také na charakterizaci jejich atmosfér. Ačkoli je HD 137010 b příliš chladná na to, aby byla hlavním kandidátem pro hledání života, její studium pomáhá zdokonalovat techniky, které budou později použity u slibnějších planet.
Úloha programu Kepler a budoucnost hledání dalších „Zemí“
Mise Kepler, která byla zahájena v roce 2009 a ukončena v roce 2018, byla navržena tak, aby odpověděla na jednoduchou, ale hlubokou otázku: Jak časté jsou v galaxii planety podobné Zemi? Za tímto účelem nepřetržitě pozorovala více než 150 000 hvězd a hledala jemné poklesy jasnosti, které prozrazují planetu přecházející před svou hvězdou.
Výsledkem byla skutečná revoluce: tisíce potvrzených exoplanet a desítky tisíc kandidátů, což vedlo k odhadům, že planet je v Mléčné dráze více než hvězd. Patří mezi ně mírné, spalující horké světy, plynní obři, „horké Jupitery“ přilepené ke svým hvězdám a ledové „super-Země“ jako HD 137010 b.
V současné době jsou data z programu Kepler nadále analyzována pomocí stále dokonalejších nástrojů. Nové automatizované vyhledávací algoritmy a techniky strojového učení vynášejí na světlo signály, které byly dříve mylně považovány za šum. HD 137010 b je součástí této nové generace „pozdních“ objevů, které dokazují, že odkaz programu Kepler není zdaleka vyčerpán.
Při pohledu do budoucna spojuje strategie astronomů tři směry: objevovat další planety, přesně měřit jejich vlastnosti a pátrat po známkách atmosfér a možných bio-signaturách (chemických signálech spojených se životem). V tomto kontextu má i tak chladný a nehostinný svět, jako je HD 137010 b, svou roli: pomáhá zúžit mapu možného a lépe pochopit, čím je Země skutečně výjimečná.
Mohl by na tak chladném světě existovat nějaký druh života?
Prozatím nic nenasvědčuje tomu, že by se na HD 137010 b mohl vyskytovat život, a odhadované teploty jsou na hony vzdálené podmínkám, v nichž se daří pozemským organismům. Studium takových planet však podporuje úvahy o extrémních formách života.
Na Zemi byly nalezeny mikroby schopné přežít ve velmi chladném prostředí, jako je arktický permafrost nebo subglaciální jezera v Antarktidě, kde voda zůstává díky vnitřnímu tlaku a teplu planety tekutá pod kilometry ledu. Tyto příklady inspirují k možnosti, že i na jiných ledových světech může pod povrchem existovat kapalná voda, chráněná před extrémním chladem zvenčí.
V případě HD 137010 b nám dostupná data zatím neumožňují zjistit, zda má podpovrchový oceán nebo vnitřní strukturu, která generuje dostatek tepla pro udržení kapalné vody. Ale prostý fakt, že v galaxii existuje tolik chladných a ledových světů, znamená, že je astrobiologové mají v popředí svých teoretických modelů. Každá nově objevená planeta pomáhá tyto modely zpřesnit a určit priority pro budoucí mise.
Stále rozmanitější katalog planet
HD 137010 b není jediná. V posledních letech byly objeveny další exoplanety, které jsou sice velikostí podobné Zemi, ale mají extrémní podmínky: některé jsou „lávové Země“, jejichž povrch je díky blízkosti hvězdy roztavený, jiné jsou „oceánské Země“, téměř celé pokryté vodou, a další, jako tato, jsou „ledové Země“, zmrzlé od pólu k pólu.
Tato rozmanitost přiměla vědce rozšířit pojem „planeta podobná Zemi“ a uznat, že náš svět je jen jedním konkrétním případem v mnohem širší škále možností. Tento obrázek zdaleka nepředstavuje zklamání, ale posiluje myšlenku, že příroda je mnohem kreativnější, než jsme si představovali, a že při hledání života mimo Sluneční soustavu bude nutné brát v úvahu scénáře, které se od toho našeho velmi liší.
Nakonec je HD 137010 b připomínkou toho, že průzkum vesmíru není jen o hledání kopií Země, ale o mapování rozmanitosti světů tam venku. Každý z nich, ať už se zdá být jakkoli nehostinný, přidává další kousek do skládačky toho, jak planety vznikají, vyvíjejí se a v některých případech se stávají obyvatelnými.