Nyní víme, že vesmír je plný planet. Podle jednoho odhadu existují více než 20 miliard světů podobných Zemi jen v naší galaxii. Ale kolik z nich pravděpodobně bude mít život? A jak bychom to věděli, jestli ano? Pokud nám náhodou nepošlou velmi jasnou zprávu přímo, nejpravděpodobnějším způsobem, jak objevíme život na exoplanetách, je pohled na jejich atmosféru.
Již jsme detekovali atmosféry kolem několika velkých exoplanet a po spuštění teleskopu Jamese Webba bychom měli být schopni studovat atmosféry exoplanet velikosti Země. Ale co bychom potřebovali vidět, abychom potvrdili přítomnost života?
Pozemský život závisí na tenké vrstvě vzduchu bohatého na kyslík. Kredit: NASA
Jedním ze silných kandidátů byl kyslík. Na Zemi je generován živými organismy prostřednictvím fotosyntézy a tvoří asi 21 % naší atmosféry. Kyslík je také poměrně snadno detekovatelný podle jeho spektrálního podpisu. Je to také reaktivní prvek, takže musí být doplňován živými věcmi. Pokud bychom tedy našli kyslík a vodu v atmosféře exoplanety v obyvatelné zóně velikosti Země, byl by to jistě přesvědčivý důkaz mimozemského života. Ale jak ukazuje nedávná studie, najít kyslík a vodu nestačí.
Existuje několik způsobů, jak planeta získat atmosféru bohatou na kyslík bez života. Kredit: J. Krissansen-Totton
Studie ukazuje, že se nemůžeme spoléhat na Zemi jako standardní model vývoje atmosféry planety. Raná Země měla atmosféru chudou na kyslík. Rané formy života vytvářely kyslík jako odpadní produkt. Teprve po vývoji fotosyntézy se vzdušný kyslík stal hojným. Takže pro Zemi je vzestup kyslíku přímým důsledkem pozemského života. Naše cesta ke kyslíku však není jedinou možnou cestou, zejména pro planety obíhající kolem červeného trpaslíka.
Zatímco vodík je zdaleka nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru, očekává se, že kyslík bude na kamenných planetách běžný spolu s uhlíkem a dusíkem. Pravděpodobně tedy najdeme sloučeniny, jako je voda (H2O), oxid uhličitý (CO2) a dusík (N2) v atmosféře téměř každého potenciálně obyvatelného světa. Volný kyslík by mohl být uvolněn z vody a oxidu uhličitého biologicky stejně jako na Zemi, ale výzkumníci našli tři scénáře, kde se volný kyslík objevuje geologicky.
Pohled umělce na systém TRAPPIST-1. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Tým se zaměřil na planety červených trpaslíků. Červení trpaslíci tvoří asi 75 % hvězd v naší galaxii, takže většina potenciálně obyvatelných světů bude pravděpodobně obíhat kolem červeného trpaslíka. Ale červení trpaslíci se velmi liší od pozemského Slunce. Jsou menší, a proto jim trvá déle, než se přesunou z protohvězdy na hvězdu hlavní posloupnosti. Mohou vydávat velké sluneční erupce, které by mohly odstranit atmosféru blízké planety. Vyzařují také mnohem méně ultrafialového světla, které může ionizovat atomy a rozbíjet molekuly.
Ukazuje se, že to dramaticky mění vývoj atmosféry planety. Pokud má planeta červeného trpaslíka vysoký poměr uhlíku k dusíku, pak pravděpodobně vstoupí do skleníkového stavu s hustou atmosférou oxidu uhličitého a volným kyslíkem. Pokud se jedná o vodní svět, kyslík se uvolňuje z vodní páry v horních vrstvách atmosféry. Pokud je to suchá planeta, pak kyslík zůstává v atmosféře spolu s dusíkem a CO2. Všechny tři tyto případy by měly při pozorování našimi dalekohledy kyslíkovou signaturu, i když nutně nemají život. U planet červených trpaslíků může být přítomnost kyslíku falešně pozitivní.
Zajímavé je, že studie také ukázala, že tyto scénáře jsou mnohem méně pravděpodobné u větších hvězd více podobných Slunci. Pokud najdeme volný kyslík kolem planety obíhající kolem hvězdy podobné Slunci, mohl by to být silný důkaz života. Výsledkem tohoto výzkumu je, že hledání života na jiných planetách je komplikované. Když v příštích několika letech shromažďujeme vzrušující důkazy, musíme si pamatovat, že musíme být opatrní, abychom příliš rychle tvrdili, že jsme našli známky života.
Odkaz:Krissansen-Totton, Joshua a kol. “ Nový kyslík falešně pozitivní na planetách v obyvatelné zóně .'AGU zálohy2,2 (2021): 2576.
