23.11.2015-08:18:00   |   Dušan Valent
#Kozmos
V súčasnosti dostupné metódy objavovania exoplanét najľahšie odhaľujú veľké, plynné svety. Napriek tomu sme v obývateľnej zóne vzdialených hviezd objavili už vyše tridsať kamenných planét. Ktoré z nich sú najpodobnejšie Zemi? Alebo inak. Ktoré z nich sú na základe toho, čo o nich vieme, potenciálne najžičlivejšie pre život?

V snahe zodpovedať túto otázku by sme si mohli uľahčiť prácu a vytvoriť rebríček, v ktorom planéty jednoducho zoradíme podľa tzv. indexu podobnosti so Zemou (ESI). Ten berie do úvahy veľkosť, hmotnosť či množstvo dopadajúceho žiarenia na planétu. Jeho maximálna hodnota je 1 (100-percentná podobnosť). Napr. ESI Marsu je 0,64 a Venuše 0,78. Ibaže ESI neberie ohľad na tri závažné faktory: atmosféru telesa, vývoj materskej hviezdy a geologické vlastnosti planéty. Kým prvý z faktorov vieme odhadnúť len veľmi približne a výrazne naň vplýva (neznámy) počet kolízií telesa s protoplanétami, druhý a tretí bod vieme odhadnúť oveľa presnejšie.



Ešte jedna poznámka. Pri planétach uvádzame tzv. rovnovážnu teplotu. Ide o odhad povrchovej teploty, ktorý neberie do úvahy (neznámy) vplyv atmosféry. Napr. rovnovážna teplota Marsu je -62 °C a Zeme -18 °C. Skutočná priemerná povrchová teplota oboch telies je pritom o 7 resp. 33 °C vyššia kvôli skleníkovému efektu ich vzdušného obalu.

Bez sopiek, bez uhlíka, bez zložitého života?

Čítajte viac: Super-obývateľné exoplanéty
Pod dôležitými geologickými vlastnosťami, ktoré spomíname vyššie, rozumieme platňovú tektoniku. Modelovanie geológov a planetológov napríklad naznačuje, že hrúbka kôry u väčších super-Zemí neumožní vznik rozlámaných, pohybujúcich sa a zabárajúcich sa platní. Ba čo viac, podľa väčšiny výskumov je kôra veľkých super-Zemí taká hrubá, že tu neexistuje sopečná činnosť. Sopky by prestali existovať krátko po utuhnutí kôry. Následne by sa z atmosféry kvôli zvetrávaniu vytratil aj uhlík. Výsledkom by bolo ochladenie.

Bez platňovej tektoniky a sopečnej činnosti by sa na planéte zastavil nielen cyklus uhlíka, ale v konečnom dôsledku by na povrchu chýbali taktiež ďalšie prvky nevyhnuté pre existenciu života, napríklad fosfor a síra.

Pravda, existuje možnosť, že po nahromadení extrémneho množstva taveniny by sa žeravina predrala na povrch (alebo oceánske dno) aj veľkých super-Zemí. Podobný jav pozorujeme na Venuši, ktorá taktiež nemá platňovú tektoniku (hoci zrejme z iných dôvodov, ako je veľkosť). Každých niekoľko sto miliónov rokov pri nej dochádza ku katastrofickým výlevom žeraviny, ktoré pokryjú prakticky celú planétu.



K2-3d
Index podobnosti so Zemou 0,80
Veľkosť: 1,5-násobok Zeme * Hmotnosť: 3,7-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: 10 °C

S najväčšou pravdepodobnosťou je to tropická super-Zem. Žiaľ, jej rozmery výrazne presahujú optimum pre obývateľné planéty – bude to zrejme plochý svet bez vysokých pohorí či kontinentov, ale s desiatky kilometrov hlbokými oceánmi. Obieha okolo červeného trpaslíka. Vďaka vzdialenosť iba 150 svetelných rokov od Zeme je pravdepodobné, že sa čoskoro podarí zistiť zloženie jej atmosféry.

Gliese 832 c
Index podobnosti so Zemou 0,81
Veľkosť: 1,7-násobok Zeme * Hmotnosť: 5,4-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -25 °C


-


Nachádza sa vo vzdialenosti iba 16 svetelných rokov od Zeme. Kvôli vysoko excentrickej (eliptickej) obežnej dráhe, ktorá teleso prináša do tesnej blízkosti vnútorného okraja obývateľnej zóny, jeho rovnovážna teplota kolíše až o 50 °C. Vysoká hmotnosť zvyšuje pravdepodobnosť hustej atmosféry, čo naznačuje, že pôjde o vriaci svet podobný Venuši. V závislosti od evolúcie telesa môže ísť o plynného trpaslíka, čiže skôr mini verziu Neptúna, ako maxi verziu Zeme.

Kepler 452 b
Index podobnosti so Zemou: 0,83
Veľkosť: 1,6-násobok Zeme * Hmotnosť: 4,7-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -15 °C


-


Prvá potenciálne obývateľná super-Zem obiehajúca hviezdu podobnú slnku. Nachádza sa vo vzdialenosti až 1400 svetelných rokov. Jej hviezda je o 1,5 miliardy rokov staršia ako slnko, pričom planéta od nej dostáva asi o 10 % viac žiarenia ako Zem. Podobne ako v prípade iných super-Zemí, pokiaľ ju nezasiahlo niekoľko gigantických zrážok s vesmírnymi telesami, zrejme tu budú mimoriadne hlboké oceány. V závislosti od evolúcie telesa môže ísť o plynného trpaslíka, čiže skôr mini verziu Neptúna, ako maxi verziu Zeme.

Kepler-62 e
Index podobnosti so Zemou 0,83
Veľkosť: 1,6-násobok Zeme * Hmotnosť: 4,5 násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -15 °C

Starobylá, ďaleká super-Zem. Vznikla asi pred 7 miliardami rokov a obieha hviezdu vzdialenú až 1200 svetelných rokov. Pokiaľ teleso neprišlo o vodu pri zrážkach s protoplanétami, zrejme ho pokrýva a vyhrieva globálny oceán hlboký desiatky kilometrov. Obieha hviezdu chladnejšiu a o tretinu menšiu, ale dlhovekejšiu ako slnko, oranžového trpaslíka. To je dobrá správa pre potenciálnu obývateľnosť sveta, pretože tieto hviezdy – ako podrobnejšie píšeme nižšie - sú oproti červeným trpaslíkom pokojnejšie. Zopakujme mantru pre väčšie super-Zeme: v závislosti od evolúcie telesa môže ísť o plynného trpaslíka, čiže skôr mini verziu Neptúna, ako maxi verziu Zeme.


-



Kepler-62 f
Index podobnosti so Zemou 0,67
Veľkosť: 1,4-násobok Zeme * Hmotnosť: 2,8-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -72 °C

Menší, chladnejší sused planéty Kepler-62 e (viď vyššie). Je to 7 miliárd rokov stará super-Zem, ktorá si pri troche šťastia napriek veku a geologickej pasivite zachovala hustejšiu atmósféru, než iná geologicky „mŕtva“ planéta, Mars, ale zároveň pre super-Zeme typický globálny oceán. Ten bude na tomto svete plytší ako na väčších planétach kategórie super-Zem, no stále o mnohé kilometre hlbší ako pozemský. Kepler-62 f obieha na vonkajšej hrane obývateľnej zóny a má rovnovážnu teplotu nižšiu ako Mars. Prípadná hustá atmosféra a prítomnosť oceánu by ale planétu zrejme vyhriali dostatočne na to, aby aspoň rovníkové oblasti nepokrýval celoročný ľad. Len pripomíname, že aj na Marse môže maximálna denná teplota na rovníku vystúpiť nad 20 °C (nie, znamienko mínus sme nezabudli).



GJ 667C c
Index podobnosti so Zemou 0,84
Veľkosť: cca 1,5-násobok Zeme * Hmotnosť: 3,8-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -15 °C


-


Super-Zem známa aj ako Gliese 667 C c sa nachádza v našom najbližšom susedstve, vo vzdialenosti iba 24 svetelných rokov. Na planétu dopadá asi o desatinu menej žiarenia ako na Zem. Väčšina z neho je však v neviditeľnej, infračervenej časti spektra. GJ 667C c sa nachádza v trojhviezdnom systéme. Materská hviezda planéty – červený trpaslík dosahujúci ani nie tretinu hmotnosti slnka - sa od zvyšnej dvojice nachádza asi 230-krát ďalej ako Zem od slnka. Môže ísť o akýsi prechodný svet medzi oceánskou mega-Zemou a plynným trpaslíkom.

Kepler-296 e
Index podobnosti so Zemou 0,85
Veľkosť: 1,5-násobok Zeme * Hmotnosť: 3,3-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -10 °C

Podľa ESI druhá Zemi najpodobnejšia exoplanéta. Obiehajúca okolo červeného trpaslíka asi o polovicu menšieho ako Slnko. Od Zeme je vzdialená až takmer 1700 svetelných rokov, čo znamená, že zloženie jej atmosféry tak skoro nezistíme. V závislosti od evolúcie telesa môže ísť o akýsi prechodný svet medzi oceánskou super-Zemou a plynným trpaslíkom.

Opečené ako na ražni?

Čítajte viac: Obývateľnosť planét červených trpaslíkov


-


Červení trpaslíci predstavujú najhojnejší typ hviezd. Zároveň sú nesmierne dlhovekí – existujú trilióny rokov. Problém je, že sa vyznačujú extrémnymi erupciami ako aj dramatickými a náhlymi výkyvmi vo svietivosti. V neposlednom rade, počas prvých dvoch - troch miliárd rokov svojej existencie dosahujú o čosi väčšie rozmery, takže všetko, čo sa nachádza v budúcej obývateľnej zóne, obvykle opečú ako na ražni. Obývateľnosť planetárnych systémov týchto hviezd je preto podľa mnohých planetológov pochybná.

Divoké správanie a hlavne divoká mladosť červených trpaslíkov sú hlavné dôvody, prečo sme do nášhu zoznamu nepridali novoobjavenú Proximu b, novinármi pasovanú za "druhú Zem", ktorá obieha 4 svetelné roky vzdialenú Proximu Centauri (ďalšími dôvodmi sú extrémne erupcie hviezdy - chocholy plazmy dosahujú rozmery samotnej hviezdy -, a 400x dávka rtg žiarenia, ktoré sa Proxime b dostáva v porovnaní so Zemou).

Kepler-438 b
Index podobnosti so Zemou 0,88
Veľkosť: 1,1-násobok Zeme * Hmotnosť: 1,3-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: 0 °C


-


Podľa indexu podobnosti so Zemou je to dvojička modrej planéty. Nielenže dosahuje rozmery podobné, ako Zem, ale zároveň sa nachádza v obývateľnej zóne svojej hviezdy. Žiaľ, obieha okolo červeného trpaslíka, hviezdy dosahujúcej polovičnú veľkosť slnka. Nedávny výskum potvrdil to, čoho sa planetológovia obávali. Podľa pozorovaní sú erupcie jej materskej hviezdy asi desaťkrát masívnejšie ako tie slnečné a dochádza k nim každých niekoľko sto dní. Keďže obývateľná zóna malých hviezd, akými sú červení trpaslíci, leží celkom blízko nich, planéta zrejme prišla o celú svoju atmosféru alebo o jej veľkú časť. Teda, ak jej vôbec nejaká atmosfére z čias, keď červený trpaslík vznikal a bol väčší, zostala.



Naši víťazi

Kepler-186f
Index podobnosti so Zemou 0,61
Veľkosť: 1,1-násobok Zeme * Hmotnosť: 1,4-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -88 °C


-


Áno, myslíme to vážne - napriek pomerne nízkej hodnote ESI a mrazivej rovnovážnej teplote. Planéta je asi iba o desatinu rozmernejšia ako Zem. Obieha na vonkajšej hrane obývateľnej zóny červeného trpaslíka o polovicu menšieho a chladnejšieho ako slnko. Táto vzdialenosť mohla byť v čase jeho mladosti dostatočná, aby planétu uchránila pred žeravými lúčmi. No zároveň nie je priďaleká na to, aby sa tu mohla na povrchu nachádzať tekutá voda. Kvôli vzdialenosti od hviezdy a jej gravitačným vplyvom je totiž 50-percentná šanca, že je planéta k svojej hviezde neustále otočená tou istou stranou. Ak je to pravda, v rovníkových oblastiach pologule večného dňa by mohli panovať prívetivé teploty. Niektoré jednoduché klimatické modely dokonca predpokladajú priemernú povrchovú teplotu až okolo 0°C.

Kepler-442 b
Index podobnosti so Zemou 0,84
Veľkosť: 1,3-násobok Zeme * Hmotnosť: 2,3-násobok Zeme * Rovnovážna teplota: -40 °C


-


Rovnovážna teplota telesa je zhruba na polceste medzi Marsom a Zemou. Planéta je však oveľa mladšia, necelé tri miliardy rokov stará. V prípade, že si zachovala globálny oceán, aký je pre super-Zeme zrejme typický, a podobnú atmosféru, akú mala mladá Zem, jej priemerná povrchová teplota by nemusela byť výrazne nižšia ako v prípade súčasnej Zeme. Rozmery telesa ju radia do kategórie super-obývateľných super-Zemí. Kepler-442 b obieha okolo hviezdy zhruba o tretinu menšej ako Slnko. Je to teda oranžový, a nie červený trpaslík, čo znamená väčšiu šancu, že teleso prežilo prvé miliardy rokov svojej existencie bez spečenia materskou hviezdou.


-


Na záver zdôraznime, že jedna a tá istá planéta môže v závislosti od povahy kolízií s inými telesami v čase krátko po jej vzniku, existencie organizmov (vplyv na obsah atmosféry, povahu zvetrávania a klímu) a fázy planetárnej evolúcie dopadnúť rôznymi spôsobmi. Napríklad naša vlastná planéta začala svoju existenciu ako oceánska planéta bez jediného kontinentu, začila opakované obdobia, kedy úplne zamrzla, pričom asi o miliardu rokov sa premení na púštnu planétu.



Hľadanie obývateľných svetov je zatiaľ obmedzené na exoplanéty. Napriek tomu máme čo povedať aj o potenciálne obývateľných exomesiacoch už známych exoplanét. A my vám to povieme - nabudúce. Zostaňte s nami ;)

-

Obrázky: NASA, ESO, Ph03nix1986
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail