Našli sme zmenšenú verziu našej Slnečnej sústavy. Je v nej Zem 2.0?

Čítať neskôr
Pre uloženie článku sa prihláste alebo sa ZDARMA registrujte.
Našli sme zmenšenú verziu našej Slnečnej sústavy. Je v nej Zem 2.0?

Umelecké stvárnenie systému TRAPPIST-1. Foto: NASA/JPL-Caltech

Môžeme pokročiť v odpovedi na otázku, či sme vo vesmíre sami. Svojimi fyzikálnymi vlastnosťami je sústava aj niečím úplne novým.

Vedci objavili sedem planét veľkosti Zeme, ktoré okolo svojej hviezdy krúžia tak natesno, že rok tam trvá menej ako dva týždne. Počet planét a úroveň radiácie, ktorú prijímajú od hviezdy TRAPPIST-1, vytvára miniatúrnu verziu našej vlastnej Slnečnej sústavy.

Vzrušenie, ktoré TRAPPIST-1 vyvolala, bolo také veľké, že jej objavenie sa oznámilo v článku v časopise Nature so sprievodnou tlačovou konferenciou NASA. Za posledné dve desaťročia sa objavilo takmer 3 500 planét obiehajúcich okolo hviezd mimo nášho Slnka, no väčšina z nich sa na titulky novín nedostala.

Aká veľká je pravdepodobnosť, že medzi týmito novými svetmi by sme mohli nájsť modrú guľôčku podobnú našej Zemi?

Zem 2.0?

Iba málo istého vieme o týchto planétach, ale počiatočné informácie vyzerajú lákavo.

Všetkých sedem planét obletí svoju dráhu v rozmedzí 1,5 až 13 dní. Sú tak natesno, že osoba stojaca na jednej planéte môže na oblohe vidieť susedné svety vo väčšej veľkosti, ako je náš Mesiac. Tým, že ich roky sú veľmi krátke, sú k hviezde bližšie ako akákoľvek planéta k Slnku. TRAPPIST-1 ich našťastie neupečie, keďže ide o veľmi matnú hviezdu.

TRAPPIST-1 je malá ultrachladná trpasličia hviezda so svietivosťou približne 1/1000 k Slnku. Keď ich na tlačovej konferencii autor článku v časopise Nature Michael Gillon porovnával, povedal, že ak by Slnko malo veľkosť basketbalovej lopty, TRAPPIST-1 by bola golfovou loptičkou. Výsledné malé množstvo tepla znamená, že tri zo siedmich planét okolo TRAPPIST-1 prijímajú podobné množstvo radiácie ako Venuša, Zem a Mars.

Táto alternatívna slnečná sústava vyzerá ako kompaktná verzia tej našej. Zahŕňa aj Zem 2.0?

Umelecké stvárnenie planét systému TRAPPIST-1 s porovnaním so štyrmi planétami slnečnej sústavy. Foto: NASA/JPL-Caltech

Najprv dobré správy.

Všetkých sedem súrodencov má veľkosť Zeme s polomerom v rozmedzí od troch štvrtín k jednej v porovnaní k Zemi. Hmotnosť je od 50 % do 150 % Zeme (hmotnosť najvzdialenejšej planéty zostáva nejasná).

Keďže všetky sú menšie ako 1,6 polomeru Zeme, sedem planét TRAPPIST-1 je pravdepodobne skalnatých, a nie plynných ako Neptún. Planéty TRAPPIST-1 d, e a f sa nachádzajú v miernej oblasti hviezdy – vo vhodnom pásme, kde nie je ani veľmi horúco, ani veľmi zima – kde planéty podobné Zemi môžu mať na svojom povrchu tečúcu vodu.

Obežné dráhy šiestich vnútorných planét sú takmer rezonančné, čo znamená, že za čas, kým najvnútornejšia planéta obehne okolo hviezdy osemkrát, jej vonkajší súrodenci obehnú päť-, tri- a dvakrát.

Výskyt rezonančnej reťaze sa očakáva okolo hviezd, kde sa planéty presunuli z miest, v ktorých boli vytvorené pôvodne. K takejto migrácii dochádza, keď sú planéty ešte mladé a dostanú sa do plynného disku hviezdy, ktoré dotvorí planéty. Ako gravitácia mladých planét a plynný disk vzájomne pôsobia, dráha planéty sa môže zmeniť, často v smere k hviezde.

V prípade viacerých planét v jednom systéme pôsobí ich gravitácia medzi nimi jednotlivo. Posúva ich to do rezonančných obežných dráh, keď sa presunuli cez plynný disk. Výsledkom je reťaz rezonančných planét v blízkosti hviezdy. Práve tak, ako ich vidíme okolo hviezdy TRAPPIST-1.

Zrodenie planéty ďaleko od hviezdy má zopár potenciálnych výhod. Matné hviezdy ako TRAPPIST-1 sú vo svojej mladosti podráždené, emitujú plamene a vysokú radiáciu, čo môže povrch neďalekých planét sterilizovať. Ak sa systém hviezdy TRAPPIST-1 naozaj vytvoril vo väčšej vzdialenosti a migroval dovnútra, jeho planéty sa prehriatiu mohli vyhnúť.

Nájdenie nižších teplôt by tiež mohlo znamenať, že planéty boli vytvorené s vysokým podielom ľadu. Pri migrovaní dovnútra sa tento ľad mohol roztopiť a vytvoriť oceán. Podporuje to odhadovaná hustota planét, ktorá je dostatočne nízka na to, aby sa dala predpokladať prítomnosť prchavých látok ako voda a hustá atmosféra.

Bez Zeme?

Keďže naše hľadanie mimozemského života sa zameriava na prítomnosť vody, roztopený ľadový svet vyzerá ideálne.

V skutočnosti to však môže znamenať aj zlú obývateľnosť. Zatiaľ čo 71 percent zemského povrchu pokrývajú moria, voda tvorí len 0,1 percenta zemskej hmotnosti. Planéta s vysokým podielom vody sa môže stať vodným svetom: iba s oceánmi a bez suchého povrchu.

Hlboká voda môže znamenať aj to, že na dne oceánu je silná vrstva ľadu. Ak je skalnaté jadro planéty oddelené od atmosféry aj mora, nemôže vzniknúť žiadny kolobeh uhlíka a kremíka, teda proces, ktorý pôsobí ako termostat na dosiahnutie zohrievania zemskej atmosféry oxidom uhličitým.

Ak planéty v systéme TRAPPIST-1 nevedia kompenzovať rôzne úrovne radiácie zo svojej hviezdy, mierne pásmo planéty sa zmenší len na tenký prúžok. Každá malá odchýlka od malých elipticít na planetárnej dráhe po odchýlky v žiarení hviezdy môže svet zmeniť na snehovú guľu či horúcu púšť.

Ak by aj boli oceány dostatočne malé, aby sa vyhli tomuto osudu, ľadové zloženie môže vytvoriť veľmi zvláštnu atmosféru. Atmosféru v ranom štádiu Zeme znečisťovali vulkanické výpary. Ak sa vnútro planét systému TRAPPIST-1 podobá viac obrím kométam ako Zemi bohatej na kremičitany, vylúčený vzduch riskuje, že sa stane bohatým na skleníkové plyny amoniaku a metánu. Oba na planetárnom povrchu zadržiavajú teplo, čo znamená, že najlepším miestom na výskyt tečúcej vody by bola oblasť chladnejšia ako „obývateľná zóna“.

Umelecké stvárnenie planét systému TRAPPIST-1. Obrázok bol použitý ako titulka časopisu Nature v čísle z 23. februára 2017. Foto: NASA/JPL-Caltech

Problematické sú nakoniec aj obežné dráhy planét. Keďže sú umiestnené blízko k hviezde, planéty majú pravdepodobne viazanú rotáciu, keď je jedna strana permanentne otočená smerom k hviezde. To znamená, že na jednej strane je neustály deň a na druhej nekonečná noc.

Nielenže by to bolo ťažké pre život, ale ak by vetry na planéte súčasne neboli schopné prerozdeliť teplo, pridružené teplotné extrémy by mohli odpariť všetku vodu a zničiť celú atmosféru.

Takisto aj malá elipticita v zdanlivo kruhových obežných dráhach môže zosilniť ďalší druh oteplenia, tzv. slapové teplo, čo z planét vytvorí skleníky podobné Venuši. Mierne natiahnutie planetárnej dráhy okolo svojej hviezdy môže spôsobiť ťah proti gravitácii hviezdy, ktorá sa bude počas roka zosilňovať a slabnúť, čo môže planétu ohýbať ako gumenú loptu a vytvárať tak slapové teplo.

K takémuto procesu dochádza na troch najväčších mesiacoch Jupitera, ktorých mierne eliptické dráhy sú spôsobené rezonančnými dráhami podobnými k svetom na TRAPPIST-1. Teplo tvorené ohýbaním umožňuje, aby na mesiacoch Európa a Ganymedes existovali podpovrchové tekuté oceány. No najvnútornejší mesiac Jupitera Io je najvulkanickejším miestom v našej Slnečnej sústave.

Ak sú podobne ohnuté aj obežné dráhy planét v systéme TRAPPIST-1, môže byť na nich veľmi horúco.

Io, mesiac planéty Jupiter, je v rezonančnom vzťahu k mesiacom Európa a Ganymedes. Slapové teplo zosilňuje jeho sopečnú činnosť. Foto: NASA/JPL/University of Arizona

Pohľad odtiaľ

Akým spôsobom vôbec zistíme, ako vyzerajú planéty systému TAPPIST-1? Potrebujeme sa zamerať na ich atmosféru.

TRAPPIST-1 bol pomenovaný podľa belgického TRAnsiting Planets and Planetesimal Small Telescope v Čile, ktorý minulý rok objavil prvé tri planéty tejto hviezdy (zhodou okolností sa tak volá aj druh belgického piva). Ako názov napovedá, pôvodné tri planéty aj ďalší štyria súrodenci boli objavení pomocou tranzitnej technológie: vďaka malému zacloneniu svetla z hviezdy, kým sa pomedzi ňu a Zem presúvali planéty. 

Presúvanie robí z planét excelentných kandidátov na skúmanie novou generáciou teleskopov so schopnosťou identifikovať molekuly vzduchu na planéte, kým plynom prechádza svetlo hviezdy. Najbližších päť rokov nám teda môže po prvýkrát priniesť náhľad na skalnaté planéty, ktoré majú veľmi odlišnú minulosť v porovnaní s čímkoľvek v našej slnečnej sústave.

Spolupracovník vedeckého riaditeľstva v NASA Thomas Zurbuchen vyhlásil, že objavenie TRAPPIST-1 je „krokom vpred k odpovedi na otázku ‚sme tu sami‘?“

No skutočným pokladom TRAPPIST-1 nie je možnosť, že planéty môžu byť rovnaké ako tá, ktorú voláme domovom. Je ním vzrušujúca myšlienka, že sa môžeme dívať na niečo úplne nové.

Pôvodný text: It’s our Solar System in miniature, but could TRAPPIST-1 host another Earth? Uverejnené v rámci licencie Creative Commons, preložil L. Obšitník.

Čítať neskôr
Pre uloženie článku sa prihláste alebo sa ZDARMA registrujte.
Čítať neskôr
Pre uloženie článku sa prihláste alebo sa ZDARMA registrujte.

Pozrieť diskusiu

Fungujeme vďaka finančnej podpore našich čitateľov a pravidelných podporovateľov. Ďakujeme.

Podporte nás aj vy, aby sme vám mohli priniesť ďalšie kvalitné články.

Podporiť pravidelnou sumou Podporiť jednorazovo