Ze všech míst, na která jsme se ve vesmíru kdy dívali, pouze Země nám poskytla důkaz o existenci života. Ale proč? Protože život je vzácný a vyžaduje nás všechny podmínky, které máme na Zemi, abychom byli udrženi? Nebo proto, že život je všudypřítomný, ale našli jsme ho zde, protože to bylo nejjednodušší místo, kde ho najít?
Protože všechno na Zemi je uspořádáno tak, jak je, jsme zvyklí věřit, že kdybychom měli planetu a hvězdu se stejnými vlastnostmi jako Země a Slunce - ve stejném věku, se stejnou orbitální vzdáleností, velikostí a hmotností, od ze stejných materiálů, pak bychom znovu získali život. Předpokládáme také, že jiné kombinace jsou méně pravděpodobné. Ale všechny naše předpoklady mohou být špatné. Země může být tak vzácná jako život.
V roce 2015 NASA oznámila objev Kepler-452b a označila ho za „nejvíce exoplanet podobný Zemi“, jaký kdy byl objeven. Samozřejmě měla mnoho podobností se Zemí a její hvězda měla mnoho podobností se Sluncem:
- Jeho domovská hvězda je velmi podobná Slunci, pokud jde o teplotu, hmotnost a velikost: je to hvězda G2, která má stejnou jasnost a celkovou životnost.
- Rotuje téměř ve stejné vzdálenosti a přibližně ve stejném období jako naše planeta kolem Slunce: 385 dní místo 365.
- Hvězda, kolem které se točí, není o mnoho rozvinutější než naše Slunce: je o 1,5 miliardy let starší, což znamená, že je o 20% energeticky silnější a 10% chladnější.
Propagační video:
- Samotná planeta není o moc větší než naše Země a její poloměr je o 60% větší.
A i když se vám tyto podmínky mohou zdát „podobné pozemským“, objevený svět samozřejmě nemá nic společného se Zemí.
V naší sluneční soustavě je rozdíl mezi Zemí a Venuší malý: asi 5% v okruhu. Pro srovnání, rozdíl mezi Zemí a Uranem nebo Neptunem je obrovský: tyto světy jsou čtyřikrát větší než Země v poloměru. Proto se asi o 60% více nemusí jevit jako přehánění, ale existuje vysoká pravděpodobnost, že najdeme pevnou planetu s tenkou atmosférou, která bude mít vlastnosti plynného obra: velkou vrstvu lehkých atmosférických plynů. Ve skutečnosti existuje velmi úzké okno, které by mělo být považováno za „pozemské“z hlediska velikosti planety, a odchylka více než 10–20% od pozemské velikosti by byla příliš velká.
Existuje však každý důvod se domnívat, že pozemské planety jsou docela běžné. Nejnovější výsledky z Keplerova dalekohledu ukazují, že na disku Mléčné dráhy je nejméně 17 miliard planet Země a alespoň několik procent hvězd bude mít poblíž sebe alespoň jeden svět podobný Zemi. I když naším konečným cílem je samozřejmě najít svět s pokročilým biologickým životem - nejlépe svět se životem během cambrijské exploze - naše myšlenky se vždy vracejí k dvojčatům Země. Ale takový dvojník, i když existuje, nemusí být nejlepším místem k pohledu.
Naše Slunce je 4,6 miliardy let stará hvězda třídy G. Ačkoli si myslíme, že je to jedna z nejběžnějších, není: naše hvězda je hmotnější než 95% všech hvězd. M trpaslíci, malé červené hvězdy, jsou nejčastějším typem hvězd ve vesmíru: tři čtvrtiny všech hvězd jsou M trpaslíci. Oceány na naší planetě se budou vařit za miliardu let, ale hvězdy M budou hořet při stabilní teplotě po desítky bilionů let.
"Kepler" našel mnoho pozemských planet poblíž těchto M-hvězd, které byly umístěny na vhodných místech pro vodu na jejich povrchu v kapalném stavu a jejichž hmota byla docela vhodná pro pozemské vymezení. A zatímco hvězdy M s větší pravděpodobností vydávají světlice a planety by k nim měly být blíže, poskytují také pro své planety stabilnější prostředí s menším ultrafialovým zářením a zvýšenou ochranou před násilnými projevy meziplanetárního a mezihvězdného prostoru. Přílivové síly od jejich hvězd jsou také silnější a jejich zkrácené orbitální periody jim poskytují snadný způsob, jak vytvořit velké magnetické pole, případně chránící před vzplanutím.
Tyto systémy jsou celkem běžné, ale dvojčata Země nejsou. Co potřebujeme pro skutečné "dvojité"? Nejprve potřebujeme hvězdu jako slunce. To znamená, že hvězda by měla být nejen stejného typu teploty a spektra, ale také přibližně stejného věku. Život potřebuje čas, aby se vyvinul a vyvinul v něco zajímavého, což znamená, že potřebujeme hvězdný systém, který je starý mnoho miliard let. Nemůžeme však čekat příliš dlouho, protože s věkem hvězd roste oblast jádra, která spojuje vodík s heliem, a zvyšuje se výstupní výkon (as ním jas a teplota). Nakonec budou planety (jako Země), které byly kdysi obyvatelné, příliš horké, vroucí voda a brání rozvoji života.
Řekněme, že máme okno 1-2 miliard let, což je asi 10% života hvězdy. V naší galaxii je asi 200–400 miliard hvězd a asi 7,6% z nich jsou hvězdy třídy G, jako je naše Slunce. Přestože naše Slunce je přesněji klasifikováno jako hvězda G2V, stále to znamená, že asi 10% všech hvězd třídy G bude stejného typu jako naše Slunce. Nahoře je 400 miliard hvězd, z nichž 7,6% tvoří třída G, z nichž 10% patří do stejné podtřídy jako Slunce, z nichž 10% představuje správný věk pro zajímavý život. Jedná se o 300 milionů hvězd. Ale ani tehdy nebudou mít všichni dost těžkých prvků k vytvoření pozemského světa.
Nahoře můžete vidět spektrum Slunce. Jinými slovy, čáry, které vidíte, představují širokou škálu atomů a jejich vztahy. Existuje mnoho z nich na Slunci a mají velmi specifické vztahy. Ukazatel, který není vodík nebo helium, ale syntetizuje materiály na Slunci, astronomové nazývají metaličnost. Chceme-li pozemskou planetu, potřebujeme hvězdy s kovem podobným slunečnímu záření. Není to tak špatné; až 25% hvězd, které se tvořily současně s naším Sluncem, byly hvězdami střední populace I a mnoho z nich (asi 15%) mělo stejnou metaličnost jako naše Slunce.
Ukázalo se, že v naší galaxii je 11 milionů hvězd, jako je ta naše, se stejným indexem těžkých prvků. Kolik z těchto 11 milionů solárních „dvojčat“má dvojčata Země ve svých obyvatelných zónách?
Musíme vytvořit pevnou planetu správné velikosti, s dostatkem prvků, správným množstvím vody a na správném místě, abychom byli považováni za dvojče Země. Všechny tyto problémy jsou vzájemně propojeny. Člověk by si myslel, že pokud by centrální hvězda měla správnou elementární hojnost, pak by výsledné planety měly mít stejnou poměr hustoty k poloměru jako v naší sluneční soustavě. Ale pokud má vaše planeta o 20% větší poloměr než Země, získáte jistě obálku lehkých plynů - vodíku a helia -, která vaši planetu ochrání, i když jste ve vnitřní části sluneční soustavy.
Svět, který je o 60% větší než Země, bude pětkrát větší než jeho hmotnost, což je příliš mnoho na to, aby to byla pevná planeta s tenkou atmosférou. Pokud znovu projdeme všechny odhady, dostaneme od čtyřiceti do sta tisíc pozemských planet s pozemskými drahami kolem hvězd slunečního typu. S 400 miliardami hvězd jsou šance velmi malé.
A nezapomeňte, že skutečným účelem nalezení takových planet je najít světy, které mohou podporovat život podobný Zemi. A pokud je to cíl, nehledejte „dvojnásobek“Země; je lepší hledat menší planety poblíž hvězd třídy M. Je lepší hledat pozemské světy v potenciálně obyvatelných zónách poblíž hvězd. Bude mnoho dalších možností.
ILYA KHEL