K dnešnému dňu evidujeme viac než 4300 exoplanét, na žiadnej z nich sme však nezaznamenali čo i len náznak života. Hoci život nebol na žiadnej planéte, okrem tej našej detegovaný, už mnoho rokov sa vedú nikdy nekončiace debaty o živote na iných planétach. Je to však vôbec možné a existujú planéty s podmienkami vhodnými pre život?

Exoplanéty a ich obývateľnosť

Krátka odpoveď znie „zrejme áno“. Nielenže existujú, aspoň teda podľa súčasných teórií, planéty s podmienkami vhodnými pre život, ale dokonca i planéty, ktoré svojimi podmienkami ďaleko predčia tú našu.

NASA/ESO/M. Kornmesser

Dôkazom môže byť napríklad aj štúdia z minulého roka publikovaná v žurnále Astrobiology, v ktorej  skupina vedcov informovala o detekcii až 24 superobyvateľných planét. Táto štúdia samozrejme nie je jedinou, v ktorej padol pojem „superobyvateľná“, čo v tomto prípade znamená planéta s lepšími podmienkami pre život ako Zem.

Ak by sme sa chceli dopátrať ku koreňom konceptu „superobyvateľnosti“, museli by sme nahliadnuť do roku 2014 a štúdie s názvom „Superhabitable Worlds“ (superobývateľné svety). Ide o prácu René Hellera a Johna Armstronga, ktorí kritizovali pojmy používané pri hľadaní obývateľných planét, ale taktiež vyjadrili myšlienku, že obývateľné svety sa nemusia nachádzať v tzv. obývateľných zónach a svety nachádzajúce sa v obývateľných zónach nemusia byť nutne obývateľné.

V tomto prípade hovorili autori štúdie zámerne o svetoch a nie o planétach, pretože v štúdii pojednávali aj o obývateľnosti mesiacov.

Obývateľne zóny a ich definícia

Obývateľnými zónami sa zjednodušene rozumejú oblasti vo vesmíre, kde sú podmienky dostatočne priaznivé pre vznik a pretrvanie života tak ako ho poznáme. Tieto zóny však musia spĺňať určité požiadavky. Podľa dokumentu NASA obývateľné zóny, respektíve obývateľné prostredie musí mať rozsiahle oblasti s tekutou vodou, podmienky priaznivé pre vytvorenie komplexných organických molekúl a v neposlednom rade zdroje energie potrebné pre udržanie metabolizmu.

Ako však pre FonTech.sk prezradil v rozhovore Mgr. Ľubomír Hambálek, PhD. definovať, čo sú podmienky vhodné pre život je náročná úloha, ktorá nemá tak celkom jednoznačnú odpoveď.

Ako je to potom so superobyvatelnými planétami?

Prívlastkom superobyvateľná samozrejme nemôže byť označená každá planéta, ktorá sa nachádza v obývateľnej zóne. Superobyvateľné svety podobne ako obývateľné zóny musia spĺňať určité kritéria. Tu je však treba spomenúť, že jednotlivé kritéria sa štúdiu od štúdie mierne líšia.

Ak by sme sa však držali poznatkov, či už z nových alebo starších štúdií, jedného z „otcov“ konceptu superobyvateľnosti, superobyvateľné svety by mali byť väčšie, teplejšie, staršie ako Zem a obiehali by okolo iného typu hviezdy než naša planéta. Z uvedeného vyplýva aj otázka, je Zem v skutočnosti pre život taká „dokonalá“ ako si myslíme?

Presnejšie by superobyvateľné svety mali spĺňať tieto kritéria:

Hviezda

Prvým dôležitým kritérium je typ hviezdy, okolo ktorej svety obiehajú. Podľa Hellera trpasličie hviezdy spektrálneho typu G podobné nášmu Slnku, označované ako hviezdy dG, nemusia byť najvhodnejšími hostiteľskými hviezdami pre život kvôli ich relatívne krátkej dĺžke života.

Dĺžka „života“ hviezdy je dôležitá najmä z dôvodu, že na Zemi trvalo 3,5 miliárd rokov, kým sa objavil zložitý makroskopický život a 4 miliardy rokov, kým sa objavil vyspelý život, čo znamená, že mnohé hviezdy triedy G (životnosť menej ako 10 miliárd rokov) mohli zaniknúť ešte skôr, ako sa v ich planetárnom systéme stihla rozvinúť zložitá forma života.

Ako „ideálne“ sa javia hviezdy typu K, teda oranžové hviezdy o niečo chladnejšie ako Slnko. Napriek tomu, že hviezdy tohto typu sú menšie a chladnejšie, ich životnosť je podstatne dlhšia, a keďže vznik života nie je zrovna krátkodobá záležitosť, tieto hviezdy predstavujú najlepšiu voľbu. Okrem toho je žiarenie produkované hviezdou typu K dostatočne nízke na to, aby umožnilo vznik komplexného života bez potreby atmosférickej ozónovej vrstvy.

Veľkosť a hmotnosť

Samotná planéta by mala byť väčšia ako Zem, približne 1,2 až 1,3-násobok polomeru Zeme, prípadne by mala mať zložitejší terén, pričom značná časť jej povrchu by mala byť pokrytá tekutou vodou. Čo sa týka hmotnosti, tá by nemala presahovať 1,5 – 1,6-násobok Zeme, aj keď niekde sa hovorí až o 2-násobku.

Väčšie planéty si dokážu lepšie a dlhšie udržať vnútorné teplo a vďaka väčšej gravitácii aj svoju atmosféru. Väčšie však neznamená vždy lepšie. Svetom s oveľa väčším priemerom môže chýbať už (aktívna) platňová tektonika, čo by mohlo zabrániť planéte v riadení jej cyklu kremičitanu uhličitého, ktorý na Zemi funguje ako prírodný termostat. Masívnejšie planéty sa navyše môžu ľahko premeniť na planétu typu Venuša.

Teplota

Teplota je mnohými odborníkmi považovaná za kritickú premennú pre všetky aspekty biológie. Inak tomu nie je ani pri superobyvateľných planétach. Vo všeobecnosti je teplota určovaná polohou planetárneho telesa voči svojej hviezde. Život si vyžaduje určitý rozsah teplôt, ktorý závisí od jeho biochémie, a komplexný život na Zemi má užší rozsah ako ten mikrobiálny.

Keďže žiadnymi dôkazmi (okrem našej planéty) o živote nedisponujeme, stanoviť optimálnu teplotu nie je zrovna jednoduchá úloha. Vychádzajúc však z poznatkov o živote na Zemi, možno povedať, že najviac sa životu darí v oblasti tropických dažďových pralesov a najmenej v studených polárnych oblastiach.

Prirodzene sa preto javí, že vyššie teploty sú pre život optimálnejšie. Teplota samozrejme nemôže byť príliš vysoká a prostredie musí byť dostatočne vlhké. „Ideálnym“ stavom by bolo, ak aby povrchová teplota bola približne o 5 °C vyššia a prostredie pripomínalo prostredie Zeme z obdobia karbónu.

sebdeck/freepik

Magnetosféra

Je ďalším  nesmierne dôležitým znakom, ktorým by superobyvateľný svet mal oplývať. Superobyvateľný svet by mal mať silnú magnetosféru, ktorá dokáže ochrániť ako povrch, tak aj atmosféru planéty pred kozmickým žiarením a hviezdnymi vetrami. S tým súvisí aj to, aby planéta nebola slapovo uzamknutá (vždy jednou stranou obrátená k hviezde), pretože takéto planéty majú zväčša len veľmi slabé alebo žiadne magnetické pole.

Čo sa týka samotnej atmosféry, tá by mala byť podobná tej zemskej, avšak s vyššou koncentráciou kyslíka pohybujúcou sa okolo 25-30%, niekde sa dokonca uvádza až 35 %.

Vek

V biologickom kontexte majú planéty staršie ako Zem väčšiu šancu na vznik života. Jednoducho preto, lebo mali viac času na vývoj, prispôsobenie a stabilizáciu podmienok  vhodných pre život. Samozrejme planéta by mala byť vo svojich „najlepších rokoch“ a nemala by byť ani príliš mladá, ani stará. Príliš staré planéty totiž strácajú svoje geotermálne teplo a geomagnetické pole. Ideálny vek planéty je podľa vedcov 5 až 8 miliárd rokov.

Kritérií na definovanie tej „pravej“ superobyvateľnej planéty je ešte neúrekom, od hĺbky oceánov cez mesiace až po žiarenie hviezdy. Za zmienku však ešte určite stojí to, že planéta by mala mať svoj vlastný mesiac s hmotnosťou dosahujúcou 10 % hmotnosti planéty a voda by mala byť rozložená rovnomerne po celej planéte bez žiadnych extrémov (hĺbka a pod.).

Existujú však vôbec takéto „dokonalé“ planéty?

Je pravdepodobné, že niekde vo vesmíre sa nejaká takáto planéta nachádza. S našimi súčasnými technológiami je však len veľmi ťažké (nemožné?) zmerať všetky požadované vlastnosti. Niekoľko planét, ktoré aspoň čiastočne tieto kritéria spĺňajú a vo svojej obývateľnosti (teoreticky) prevyšujú Zem však „poznáme“.

Ak sa pozrieme napríklad na hore uvedenú štúdiu, ktorá minulý rok spôsobila doslova ošiaľ s „objavom 24 superobývateľných planét“, zistíme, že v skutočnosti z týchto 24 planét bola existencia potvrdená iba u dvoch z nich, zvyšné sú kandidáti na exoplanéty, prípadne ako ich autori štúdie označili „najlepší uchádzači“ (Top Contenders).

user25831936/freepik

Dvomi potvrdenými planétami sú Kepler-1126b a Kepler-69c. O Kepler-1126b vieme toľko, že ide o tzv. super-Zem obiehajúcu okolo hviezdy typu G. Hmotnosť tejto planéty sa pohybuje na 3,64-násobku Zeme a jeden obeh okolo svojej hviezdy trvá 108,6 dňa.

Ďaleko zaujímavejšou však je planéta Kepler-69c, ktorá, ako uvádza štúdia v publikovaná v žurnále The Astrophysical Journal, obieha okolo hviezdy Kepler-69, čo je hviezda typu G. Samotná planéta je asi 1,7-krát väčšia ako Zem a okolo svojej domovskej hviezdy obehne raz za 242,5 dňa. Planéta sa navyše nachádza v obývateľnej zóne a v čase svojho objavenia bola považovaná za prvého skutočného kandidáta na planétu analogickú k Zemi. V súčasnosti sa však vedú debaty o tom, či ide naozaj o super-Zem alebo skôr o super-Venušu.

Zaujímavou planétou je dlhú dobu aj Kepler-452b, čo je extrasolárna planéta obiehajúca okolo žltého trpaslíka. Planéta bola objavená ešte v roku 2015 a je označovaná ako Zem 2.0, alebo prvá terestriálna super-Zem. Kepler-452b sa nachádza vo vzdialenosti 1400 svetelných rokov a jeden obeh okolo hviezdy jej trvá 385 dní. Predmetná planéta je tiež až o 60 % väčšia a až 5-krát hmotnejšia ako Zem.

Na definitívne potvrdenie, či takéto superobyvateľné planéty skutočne existujú, respektíve či podmienky na nich sú naozaj také skvostné ako dúfame si však ešte nejaký ten čas zrejme budeme musieť počkať. Zatiaľ si však budeme musieť vystačiť s našou planétou, ktorá ako sa zdá je pre náš život úplne postačujúca a možno aj „dokonalá“.