Existujú planéty, na ktoré sa môžeme presunúť?

V našom úsilí identifikovať potenciálne obývateľné miesta mimo nášho sveta zostáva Zem jediným známym príkladom obývanej planéty.

Astronómovia starostlivo skúmajú vzdialené exoplanéty, ktoré majú podobné priemery, vzdialenosť od svojich materských hviezd, prítomnosť pevného povrchu, obsah vody, zloženie atmosféry a ďalšie faktory. Bolo identifikovaných niekoľko desiatok takýchto exoplanét, pričom jednou z nich je Proxima Centauri b, ktorá sa nachádza v blízkosti našej najbližšej hviezdy. Vedci sa vážne pripravujú na preskúmanie možnosti života v tomto konkrétnom systéme.

Je však nevyhnutné si uvedomiť, že planéty ako Zem, napriek tomu, že sú známym príkladom obývateľného prostredia, nemusia nevyhnutne predstavovať optimálne podmienky pre vznik a rozvoj života. Antropocentrizmus a geocentrizmus často skresľujú naše perspektívy a obmedzujú našu schopnosť zvažovať širší rozsah možností.

Mnohí odborníci sa domnievajú, že početné planéty môžu poskytnúť vhodnejšie podmienky na podporu prosperujúcej biosféry, ktorá sa nazýva „nadbytočné“ svety. V súčasnosti bolo identifikovaných viac ako 20 kandidátskych planét na toto označenie.

Koncept superobyvateľných exoplanét bol prvýkrát predstavený v roku 2014 v článku Reného Hellera a Johna Armstronga uverejnenom v časopise Astrobiológia. Ich výpočty načrtli charakteristiky ideálneho sveta schopného podporovať rozmanitejšiu biosféru vrátane bohatšej rozmanitosti flóry a fauny ako Zem.

Pri hodnotení potenciálnych superobývateľných planét je dôležité začať skúmaním ich príslušných hviezd.

Ideálna hviezda

Najmasívnejšie a najväčšie svietidlá môžu byť okamžite vyradené. Sú príliš násilní, nepredvídateľní a nežijú dlho. Vo všeobecnosti platí, že prudké prúdy častíc vychádzajúce z takýchto hviezd bránia vzniku planét. Ale aj keby sa to stalo a aj keby sa život na takejto planéte objavil, jeho život bude krátky. Za menej ako miliardu rokov planétu a všetko na nej zničí výbuch supernovy.

Na opačnom konci sú najmenšie a najslabšie hviezdy, predovšetkým červení trpaslíci. Ani tu nie je veľa dobrého. Aby slabé svetlo dostatočne zohrialo planétu, musela by byť veľmi blízko svojej hviezdy. V tejto vzdialenosti sa jeho ultrafialové žiarenie stáva mimoriadne nebezpečným a akékoľvek prepuknutie aktivity hrozí, že povrch úplne sterilizuje.

Naše Slnko patrí do strednej triedy, hviezdy spektrálnej triedy G, žltí trpaslíci – mierne horúce, nie príliš jasné a s pomerne predvídateľným správaním. To všetko je úžasné pre život, ale najlepšou možnosťou sú oranžoví trpaslíci triedy K. Sú 1,5-2 krát menšie ako naša hviezda a niekoľkonásobne slabšie. Ale práve to robí ich charakter oveľa pokojnejším. Aktivita oranžových trpaslíkov je výrazne nižšia; hospodárnejšie využívajú „vnútorné palivo“ na udržanie termonukleárnych reakcií.

V dôsledku toho je životnosť takýchto hviezd oveľa dlhšia. Stabilná dĺžka života Slnka sa odhaduje na približne 10 miliárd rokov, z ktorých väčšina už uplynula. Ale oranžoví trpaslíci môžu pretrvávať 20 alebo 50 miliárd rokov – aspoň teoreticky.

Toto obdobie je dlhšie ako čas, ktorý uplynul od počiatku Vesmíru a dodnes nie je známy ani jeden príklad destabilizácie takejto hviezdy s prechodom na červeného obra. Takže oranžový trpaslík môže dať životu ďalšie miliardy rokov pre pokojnú evolúciu.

Ideálna veľkosť

Aby bola biosféra bohatá a rozmanitá, potrebuje viac priestoru. Čím väčšia je planéta, tým dlhšie si udrží „vnútorné teplo“ svojich hĺbok a s ním aj prúdy, ktoré vznikajú v tekutom jadre a vytvárajú globálne magnetické pole, ktoré chráni povrch pred prúdmi smrtiacich častíc, ktoré nepretržite prichádzajú z vesmíru.

Tá istá tepelná energia zabezpečuje miešanie plášťa, a tým aj geologickú aktivitu vrátane platňovej tektoniky. Takéto procesy napĺňajú atmosféru oxidom uhličitým, ktorý slúži ako hlavný zdroj uhlíka pre biosféru na Zemi.

Na druhej strane výpočty ukazujú, že ak je planéta príliš veľká a masívna, jej gravitácia bude príliš silná. Litosféru stlačí tak pevne, že nebude možná žiadna dosková tektonika.

Okrem toho môže byť všetka vlhkosť vytlačená na povrch a obklopuje planétu nekonečným oceánom. Užitočné látky budú príliš zriedené a podmienky budú príliš homogénne pre vznik života a ešte viac pre rozvoj jeho najzložitejších foriem.

Výpočty ukazujú, že optimálne geologické podmienky pre superobývateľnosť poskytujú planéty nie viac ako päťkrát ťažšie ako naša, optimálne asi dve hmotnosti Zeme, s polomerom približne 1,2-1,3 Zeme.

Takéto rozmery umožnia udržať si veľmi dlhú dobu silnú magnetosféru a tiež vysokú geologickú aktivitu, ktorá vynáša na povrch cenné minerály a napĺňa atmosféru oxidom uhličitým. Okrem iných výhod extra hmotnosť umožní planéte zachovať si hustejšiu atmosféru, čo znamená teplejšiu a stabilnejšiu klímu.

Exoplanéty tejto veľkosti sa nazývajú superzeme a sú pomerne rozšírené. Podľa niektorých odhadov je tohto typu takmer tretina planét Mliečnej dráhy a najbližšia (GJ 699 b) sa nachádza len šesť svetelných rokov od Slnka, blízko Barnardovej hviezdy.

Žiaľ, nemožno ju nazvať superobyvateľnou: hviezda je príliš studená a teplota na GJ 699 b zostáva oveľa nižšia ako -100 °C.

Ideálna klíma

Aby si planéta dôsledne udržiavala príjemnú teplotu, nemala by byť príliš blízko, ale ani príliš ďaleko od svojej hviezdy (ako sme už videli, život vo všeobecnosti nemá rád extrémy). Táto oblasť sa nazýva obývateľná zóna.

Zem sa nachádza v tejto oblasti Slnka, ale opäť to nie je ani zďaleka ideálne. Obežná dráha našej planéty prechádza blízko jej vnútornej hranice a časom by to mohol byť problém.

Faktom je, že hviezdy časom vyžarujú stále viac a časom bude na Zemi príliš horúco. Takže skutočná super obývateľná planéta by bola bližšie k stredu tejto zóny svojho slnka.

Zároveň je žiaduce, aby tam bola teplejšia klíma. Na Zemi život ovládol takmer všetky ekologické výklenky a dosiahol až k samotným pólom. Je však jasné, že ľadové pustatiny nie sú tým najlepším miestom na prosperovanie a ekosystémy žijúce vo vlhkých a teplých trópoch dosahujú maximálny počet a rozmanitosť.

Aktuálna priemerná globálna povrchová teplota Zeme je asi 15 °C, no pre super obývateľnosť je lepšie byť mierne nad 20 °C. Je celkom možné udržať takúto teplotu aj vo väčšej vzdialenosti od hviezdy.

Dá sa to dosiahnuť hustejšou a hustejšou atmosférou so zvýšenou koncentráciou oxidu uhličitého: ten môže planétu zohriať v dôsledku skleníkového efektu. V ideálnom prípade by malo byť vo vzduchu viac kyslíka.

Je ťažké si predstaviť, že akýkoľvek iný plyn je dostatočne rozšírený a mohol by slúžiť ako vhodnejšie oxidačné činidlo na udržiavanie energetických procesov v živých organizmoch.

Nie nadarmo práve v neskoršom období karbónu na Zemi, keď koncentrácia tohto plynu dosahovala 35 percent, bola biosféra ešte rozmanitejšia ako dnes.

Pomerne rozsiahle oceány umožňujú ďalšie zmiernenie klímy. Rozumná kombinácia morí a kontinentov je užitočná pre evolúciu a aj v tomto je Zem takmer – a len takmer – ideálna.

Výpočty vykonané v roku 2022 ukázal že voda a zem na povrchu našej planéty sú prezentované vo veľmi dobrom pomere. Spätnoväzbové reťazce, ktoré medzi nimi vznikajú, umožňujú zachovať tak doskovú tektoniku, ako aj globálny cyklus minerálov. Na druhej strane menšie oceány s dlhším pobrežím by dali životu oveľa viac príležitostí na rozvoj.

Kde je najlepšie?

Momentálne nie je potvrdená existencia ani jednej exoplanéty, ktorá by plne spĺňala všetky tieto charakteristiky. Kepler-442b, ktorý sa nachádza 1200 svetelných rokov od nás, je systém oranžového trpaslíka s hmotnosťou 2,36 Zeme – ale obieha príliš ďaleko od svojej hviezdy a má priemernú teplotu iba 4 °C.

Planéta KOI-4878.01 je o niečo teplejšia ako Zem, no jej rozmery sú s najväčšou pravdepodobnosťou rovnaké ako tá naša.

Ideálne miesto sa nenašlo – to však neznamená, že niekde v rozľahlosti Galaxie tento najlepší zo svetov nečaká na objavenie.