Článek
Čtete ukázku z newsletteru TechMIX, ve kterém Pavel Kasík a Matouš Lázňovský každou středu přinášejí hned několik komentářů a postřehů ze světa vědy a nových technologií. Pokud vás TechMIX zaujme, přihlaste se k jeho odběru!
Jak jste si možná všimli, data z vesmírného teleskopu Jamese Webba nedávno ukázala, že planeta obíhající kolem hvězdy v souhvězdí Lva obsahuje některé chemické sloučeniny, které na Zemi vyrábí jen živé organismy.
Odborníci už tehdy varovali, že data nejsou ani zdaleka neprůstřelná a informace se nemusí potvrdit. A na jejich slova nyní došlo. Není to poprvé a nebude to asi naposledy.
Nejprve si krátce připomeňme nedávnou minulost. K objevu došlo na exoplanetě (tj. planetě u jakékoliv jiné hvězdy než Slunce), která nese označení K2-18b. Což znamená, že byla první planetou nalezenou u červeného trpaslíka K2-18 (koncovka „a“ se exoplanetám nedává). V soustavě i je další planeta, tedy K2-18c, ale ta pro nás není důležitá.
Systém je od Země vzdálen přibližně 124 světelných let, což je v astronomických termínech blízko. Ale na tuto vzdálenost dnešní technika nedokáže pořídit přímé snímky planety. Na její existenci můžeme usuzovat jen nepřímo a odhalili jsme ji v roce 2015 na základě toho, že světelnost její hvězdy mírně klesá, když planeta prochází mezi námi a K2-18.
Základní informace však máme. Za prvé je celkem jasné, že K2-18b je „na dobrém místě“. Když se mluví o životě na jiných planetách, klíčový termín je „obyvatelná zóna“. Tedy zóna kolem hvězdy, ve které bude na povrchu případných planet při průměrné povrchové teplotě voda v kapalném stavu. Což se považuje za nezbytné pro život.
Na první pohled to paradoxně nevypadá slibně. K2-18b obíhá blíže ke své hvězdě než Země, zhruba šestkrát. Ovšem výkon K2-18 je 2,3 % výkonu Slunce, protože jde o malého „červeného trpaslíka“, tedy výrazně méně zářivou hvězdu, než je ta naše.
Jednoduchý výpočet pak řekne, že K2-18b přijímá asi 1,22 kilowattu (kW) sluneční energie na metr čtvereční. Země cca 1,35 kW. I když z K2-18 vyzařuje do vesmíru méně energie, vyrovnává se to tím, že planeta je blíže. Zatím dobré. Nicméně výpočet příchozího světla nebere v úvahu mraky nebo odrazivost povrchu planety.
V roce 2019 Hubbleův vesmírný teleskop zjistil, že atmosféra K2-18b vykazuje známky přítomnosti vodní páry. To naznačuje, že na povrchu by mohla být kapalná voda. V současnosti se předpokládá, že na planetě jsou velké oceány.
To tehdy vyvolalo vlnu vzrušení, ale bez dalších důkazů to byl jen zajímavý výsledek. Ovšem v roce 2023 se objevily zprávy, že teleskop Jamese Webba našel v atmosféře planety oxid uhličitý, metan a – možná – sloučeninu dimethylsulfid (DMS). Přítomnost DMS je významná, protože na Zemi tuto látku produkují pouze řasy. Neznáme žádný způsob, jak by mohla být přirozeně produkována bez přítomnosti života.
Je tam život?
To vše tedy naznačuje, že K2-18b by mohla být místem, kde najdeme mimozemský život. Bohužel tu od začátku byla otázka přesnosti výsledků. Metoda používaná k určení složení atmosféry exoplanety zahrnuje světlo z jiného zdroje (obvykle hvězdy nebo galaxie), které prochází okrajem atmosféry a které my pak zachytíme a analyzujeme. Všechny chemické sloučeniny absorbují světlo na specifických vlnových délkách, které pak lze identifikovat.
Představte si to tak, že se díváte přes sklenici na žárovku, vysvětluje fyzik Ian Whittaker ve svém článku pro The Conversation. Když je prázdná, vidíte přes ni perfektně. Pokud ji naplníte vodou, stále vidíte docela dobře, ale objeví se některé optické efekty a zabarvení. V případě kosmických pozorování takhle zkresluje vodík a prachová oblaka ve vesmíru. A teď si představte, že do sklenice nalijete červené potravinářské barvivo. Obraz se zkreslí.
Bohužel takhle jednoduchá a přímočará situace ve vesmíru nebývá. Většina atmosfér je složena z mnoha chemikálií. Ekvivalent hledání jedné z nich by byl jako nalít 50 (a pravděpodobně mnohem více) potravinářských barviv v různých množstvích do vaší sklenice a snažit se určit, kolik konkrétní barvy je přítomno. Je to obtížný úkol, ve kterém je jednoduché udělat špatný předpoklad nebo chybu. Navíc světlo procházející atmosférou exoplanety obsahuje signál chemických složek hvězdy, ze které vyzařuje – což analýzu nadále komplikuje.
Před několika lety vzbudila velký zájem otázka, zda existuje život na Venuši. Některá měření totiž ukazovala na přítomnost sloučeniny známé jako fosfan, kterou mohou produkovat mikroorganismy. Tento nález však byl později přesvědčivě vyvrácen několika dalšími týmy.
Zmatek ohledně obsahu atmosféry Venuše, která leží relativně v těsném sousedství Země, naznačuje, že přesné a detailní určení složení atmosféry není nic jednoduchého. A je asi jasné, že analýza vzdálené exoplanety, ze které máme podstatně méně údajů, bude ještě výrazně složitější.
Podle očekávání nepotvrzeno
Očekávání odborníků ohledně existence života na exoplanetě K2-18b byla tedy od začátku nízká. Aspoň tak nebyli příliš zklamáni, když se v analýze výsledku z Webbova teleskopu skutečně objevily nedostatky.
Ty klíčové shrnuje studie týmu z Kalifornské univerzity, která vyšla na začátku května 2024 v časopise Astrophysical Journal Letters. Autoři v ní dokládají, že signál je patrně falešný. Studie se pokusila vytvořit model atmosféry na základě toho, co o ní víme, a chování různých plynů v ní. Pokud model odpovídá skutečnosti – což nevíme, ale nic lepšího nikdo nevymyslel –, tak by se mimozemské řasy musely chovat jinak než ty pozemské. Musely by produkovat nejméně 20krát více DMS než řasy na Zemi. Pokud by tedy na K2-18b existoval život, musel by být extrémně aktivní. Což není vyloučené, ale není jasné, proč by to tak mělo být.
Navíc se ukázalo, že signál o přítomnosti DMS při měření se hodně překrývá se signálem metanu v atmosféře. Tzv. absorpční čáry obou plynů se při měření kryjí, je tedy extrémně těžké je odhalit. Navíc se pohybujeme na hranici možného, protože současné technologie a metody detekce mají své limity. Je to stejné, jako byste se běžným pravítkem pokusili porovnat dva výrobky veliké několik milimetrů – můžete to zkusit a můžete výsledek určit i přesně, ale velkou jistotu mít nebudete.
I když byla detekce DMS vzrušujícím náznakem, že by na této exoplanetě mohl existovat život, nové analýzy ukazují, že je to méně pravděpodobné, než se původně zdálo. Ale to neznamená, že by šlo o nějaké vědecké zklamání.
Bude se to opakovat
Výsledky jsou sice nakonec negativní – život jsme nenašli –, ale zároveň demonstrují naši rychle rostoucí schopnost zkoumat vzdálené světy a získávat o nich stále více informací. Výzkum exoplanet jako K2-18b je klíčový pro hledání života jinde ve vesmíru.
Detekce exoplanet je relativně mladý vědní obor, který se však rychle rozvíjí. První potvrzená exoplaneta obíhající kolem hvězdy podobné Slunci byla objevena v 90. letech. V první „várce“ planet byly z našeho pohledu zcela extrémní případy velkých plynných planet, které obíhají velmi blízko svých hvězd. Můžete si to představit tak, že by Jupiter obíhal Slunce ještě daleko před Merkurem – tak blízko, aby teplota na povrchu byla 1000 °C jako v případě první potvrzené exoplanety vůbec, 51 Pegasi b.
Od té doby se ovšem naše schopnost zachytit slabé ozvěny existence jiných planet výrazně zlepšila. Objeveno a potvrzeno jich bylo už několik tisíc, a výrazně se tak posunulo naše chápání vesmíru.
Klíčovým milníkem bylo spuštění vesmírného teleskopu Kepler v roce 2009. Ten se zaměřil na hledání planet tranzitní metodou, kdy sleduje pokles jasu hvězdy způsobený průchodem planety před ní. Teleskop objevil tisíce exoplanet, a vytvořil tak statistiky, které ukazují, že planety jsou ve vesmíru běžné. Po Kepleru následoval TESS, který pokračuje v hledání exoplanet s vyšší citlivostí a přesností.
Dalším významným pokrokem bylo spuštění vesmírného teleskopu James Webb (JWST) v roce 2021. JWST je schopen pozorovat exoplanety s mimořádnou citlivostí a rozlišením, což umožňuje detailní studium jejich atmosfér. Právě díky JWST jsme získali data, která naznačovala přítomnost DMS na K2-18b.
Budoucnost také vypadá slibně. Chystají se další dvě mise, které by mohly výrazně zlepšit kvalitu informací o exoplanetách: ARIEL, která se zaměří na studium atmosfér exoplanet, a PLATO, která se bude soustředit na hledání a charakterizaci obyvatelných planet u jiných hvězd. Planým poplachům se ani tak nepochybně nevyhneme, ale s tím se nedá nic dělat. Obor se pohybuje na hranici dnes možného a k tomu nejistota patří.
V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.
