Naša slnečná sústava je zvláštna.
Áno, sú tam zvláštne svety: mesiace ukrývajúce oceány, púštna guľa, ktorá sa kedysi hemžila vodou, a, samozrejme, planéta prekypujúca zvláštnym chápadlovým životom. Naše vesmírne susedstvo je však nezvyčajné aj tým, čo nemá .
Je to zlatý vek v objavovaní svetov mimo našej slnečnej sústavy, nazývaných exoplanéty. NASA potvrdila viac ako 5000 týchto planét. Medzi najrozšírenejšie patrí trieda svetov nazývaná „super-Zeme“. Sú to svety o 30 až 70 percent väčšie ako Zem. Môžu byť skalnaté (ako Zem) alebo z veľkej časti zložené z hustých víriacich plynov. Alebo obaja. Približne jedna tretina doteraz objavených exoplanét sú super-Zeme, čo znamená, že sú veľmi bežné v iných solárnych sústavách.
Matematika na zadnej strane obálky je presvedčivá. Len v našej galaxii Mliečna dráha je pravdepodobne viac ako bilión exoplanét . Pokiaľ teda vieme, vesmír sa musí hemžiť super-Zemami – a niektoré z nich môžu byť obývateľné, čo znamená, že majú podmienky, ktoré by mohli udržať život, ak tam existuje.
"Sú to skutočne veľmi vzrušujúce planéty," povedala pre Mashable Renyu Hu, výskumníčka exoplanét z laboratória Jet Propulsion Laboratory NASA.
V roku 2022 napríklad NASA oznámila objav planéty LP 890-9 c. Kontroluje veľa políčok z hľadiska potenciálnej obývateľnosti. Je kamenistá, asi o 40 percent väčšia ako Zem a obieha v „obytnej zóne“ jej slnečnej sústavy, čo znamená oblasť, kde by mohla existovať voda v tekutom stave, hoci je to možno chladnejší svet ako Zem. Ale aké to tam je, zostáva do značnej miery v nedohľadne.
Čo je v jeho atmosfére? Sú nejaké super-Zeme skutočne ako Zem? „O super-Zemách toho veľa nevieme, pretože žiadnu v našej slnečnej sústave nemáme,“ povedal pre Mashable Chris Impey, profesor astronómie z University of Arizona.
"Sú to skutočne veľmi vzrušujúce planéty."
Ďalšia super-Zem objavená v roku 2022 môže obsahovať oceán mnohokrát väčší ako Zem. Našťastie nové aj pripravované obrovské teleskopy umožnia vedcom nahliadnuť do atmosféry týchto tajomných vzdialených svetov.
Odhalenie tajomných super-Zemí
Nájsť nové svety je ťažké. Špecializované teleskopy, ako je vesmírny teleskop NASA TESS, musia hľadieť na hviezdy a hľadať drobné zmeny v ich jasnosti. Stmievanie hviezd môže znamenať, že pred hviezdou prešla planéta, čo by mohlo viesť k objaveniu nového sveta. TESS zatiaľ našiel viac ako 240 potvrdených planét spolu s tisíckami ďalších kandidátov.
Po objavení exoplanét sa astronómovia môžu pozrieť hlbšie. Dnes je vesmírny teleskop Jamesa Webba, najvýkonnejší vesmírny teleskop, aký bol kedy nasadený, vybavený prístrojmi, ktoré dokážu zistiť, z čoho sa skladá atmosféra exoplanét. Zem napríklad obsahuje množstvo dusíka a kyslíka spolu so stopovými množstvami plynov, ako je oxid uhličitý (hoci tento oxid uhličitý má významný vplyv na klímu).
Ale aj najbližšia planéta je vzdialená bilióny kilometrov. Ako môže teleskop odvodiť, čo sa deje na takej vzdialenej super-Zeme? Astronómovia sa opäť spoliehajú na svetlo hviezd. Keď planéta prechádza pred hviezdou, svetlo prechádza cez atmosféru exoplanéty, cez vesmír a nakoniec do prístrojov nazývaných spektrografy na palube Webbovho teleskopu. Sú to v podstate hi-tech hranoly, ktoré rozdeľujú svetlo do dúhy farieb. Tu je veľký trik: Určité molekuly v atmosfére absorbujú špecifické typy alebo farby svetla. Takže ak sa táto farba neobjaví v spektre farieb pozorovanom Webbovým spektrografom, znamená to, že bola absorbovaná (alebo „spotrebovaná“) atmosférou exoplanéty. Inými slovami, tento prvok je prítomný na oblohe tejto planéty.
Astronómovia by chceli nasmerovať Webba na vyššie diskutovanú super-Zem, LP 890-9 c. Sľubuje, že bude obývateľným svetom.
Dôležité je, že Webb dostane veľmi potrebnú pomoc pri sledovaní exoplanét neskôr v tomto desaťročí. Za zmienku stojí, že výstižne nazvaný "Extremely Large Telescope" postavený v hlboko temnej čílskej púšti bude tiež zbierať svetlo prechádzajúce cez atmosféry exoplanét. Jeho hlavné zrkadlo má priemer viac ako 127 stôp , čo umožňuje prístroju dokonca fotografovať niektoré exoplanéty. „ELT spôsobí revolúciu v štúdiu planét mimo našej slnečnej sústavy,“ píše European Southern Observatory, európska astronomická spolupráca na južnej pologuli.
Aj keď sa v nadchádzajúcich desaťročiach dozvieme o odmenách viac o super-Zemiach, mnohé zostanú nepolapiteľné. Sme vo svojej podstate obmedzení našou adresou vo vesmíre. Napríklad Webbov teleskop môže vidieť iba atmosféry exoplanét, ktoré môže vidieť prechádzať pred ich hviezdami. Webb potrebuje dokonalý uhol, aby to videl, ale naše teleskopy nie sú často v správnom uhle. Typický prechod planéty okolo najbežnejšieho typu hviezdy v našej galaxii (nazývaného červený trpaslík) má len dvojpercentnú šancu, že bude detekovateľný, vysvetlil Ravi Kumar Kopparapu, výskumník exoplanét z Goddard Space Flight Center NASA.
Najbližšia planéta k nám, Proxima Centauri b, je super-Zem objavená v roku 2016. Jej existencia je známa z detekcie miernych výkyvov jej hviezdy, ktoré sú spôsobené ťahmi a ťahaním Proximy Centauri b. Ale žiadny z našich súčasných ďalekohľadov nie je umiestnený tak, aby zachytával svetlo z jeho atmosféry. Veľká časť planéty pre nás zostáva záhadná, aj keď je z kozmického hľadiska veľmi blízko.
"Nemôžeme o tom veľa vedieť, kým nebudeme mať výkonnejšie teleskopy," povedal Kopparapu pre Mashable.
Život na obývateľných svetoch?
Môžu byť niektoré superzeme skutočne obývateľné, čo znamená, že by tam mohol prebývať život? "To je jedna zo základných otázok, ktoré chceme vedieť," povedal Kopparapu.
Ale ak je super-Zem skutočne obývateľná, neznamená to, že tam je život. Ani zďaleka. „Obývateľná planéta môže byť obývateľná, ale nie obývaná,“ zdôraznil Kopparapu.
Impey z University of Arizona má podozrenie, že existuje pomerne veľa obývateľných super-Zemí. prečo? Majú väčšiu hmotnosť ako Zem, čo im dáva lepšiu šancu udržať sa v hustej atmosfére, ktorá ich chráni pred škodlivým žiarením a UV žiarením, poznamenal. Super-Zemy môžu tiež držať množstvo vody. „Voda nie je vo vesmíre vzácnou zložkou,“ dodal Impey.
"Príroda nás môže oklamať mnohými rôznymi spôsobmi."
Hu z NASA sa zaujíma najmä o super-Zeme, ktoré sú „studené“. To neznamená, že sú to snehové gule. Znamená to, že nie sú spálené blízkymi obežnými dráhami okolo svojej hviezdy (veľa exoplanét je objavených v blízkosti svojich hviezd, ako napríklad TRAPPIST-1b, ktorá môže byť kamenná, ale svoju hviezdu obehne len za 1,5 dňa). "Existuje pár, ktorý má pravdepodobne povrchové teploty porovnateľné so Zemou," povedal Hu. "Ponúkajú nám správne fyzické podmienky na hľadanie potenciálnych obývateľov."
Naopak, niektoré exoplanéty môžu mať parnú atmosféru , vysvetlil Kopparapu. Prívalové podnebie mohlo túto vodu vypariť z povrchu. Takýto svet je skutočne horúci, ale možno by v niektorých oblastiach alebo podzemných miestach na alebo na skalnatom povrchu planéty mohol prebývať život. Koniec koncov, život na Zemi prekvitá v horúcom prostredí okolo podvodných sopečných prieduchov a v termálnych bazénoch Yellowstonského národného parku.
Skutočná identifikácia života na vzdialenej super-Zeme je však iný, hlboko náročný príbeh. V skutočnosti môžeme cestovať na vzdialené miesta na Zemi a nájsť život prekvitajúci na extrémnych miestach, ako sú organizmy žijúce hlboko pod antarktickým ľadom. "Ale pre exoplanéty to nemôžeme urobiť," povedal Kopparapu.
Z biliónov a biliónov míľ vzdialených (veľa svetelných rokov) sa musí zhromaždiť množstvo dôkazov na podporu akéhokoľvek tvrdenia, že super-Zem pravdepodobne obsahuje život. Kontext je kľúčový, vysvetlil Kopparapu. Je planéta vystavená nebezpečnému žiareniu? Existuje dostatok údajov z ďalekohľadov na vytvorenie počítačovej simulácie toho, aké je prostredie planéty? Existujú alternatívne spôsoby mimo života, ako vysvetliť, ako mohli byť vyrobené určité plyny, napríklad metán?
"Musíme byť naozaj opatrní," zdôraznil Kopparapu. "Príroda nás môže oklamať mnohými rôznymi spôsobmi."
Dokonca aj na planéte, ktorá je najbližšie k Zemi, na Venuši, sa v posledných rokoch vedie živá vedecká diskusia o tom, či by malé množstvo plynu, fosfínu, mohlo byť náznakom života vo Venušskej atmosfére. Potom v roku 2021 astronómovia dospeli k záveru, že plyn pravdepodobne nie je ani prítomný na Venuši. Dôkazy o mimozemskom živote sa ťažko predávajú, dokonca aj v našej vlastnej slnečnej sústave.
Pri hľadaní obývateľnosti na super-Zemách môžu astronómovia nakoniec zistiť, že len málo z nich je skutočne podobných Zemi. Možno im dominujú rôzne plyny alebo nemajú skalnaté krajiny vyčnievajúce z vodných oceánov. A bolo by to také zlé?
Pri hľadaní obývateľnosti na super-Zemách môžu astronómovia nakoniec zistiť, že len málo z nich je skutočne podobných Zemi. Možno im dominujú rôzne plyny alebo nemajú skalnaté krajiny vyčnievajúce z vodných oceánov. A bolo by to také zlé?
