Jak vyrobit planetu podobnou Zemi? Nezbytnou ingrediencí je sprcha kosmického záření
Aby mohla vzniknout planeta podobná Zemi, nestačí jen správná vzdálenost od hvězdy a vhodná velikost – klíčovou roli podle nového výzkumu sehrála i dávná koupel v kosmickém záření.
Jednou z hlavních motivací při pátrání po exoplanetách je snaha najít druhou Zemi - měla by jí se pokud možno co nejvíce podobat a být obyvatelnou pro život pozemského typu. Jaké vlastnosti by ale taková planeta měla mít?
Krátkodobé radioizotopy
Je nutné, aby byla dostatečně hmotná pro udržení atmosféry a mohla generovat dostatečně silné magnetické pole. Zároveň ale nesmí být hmotná příliš, aby se z ní nestal plynný obr s množstvím vodíku a helia. Také by se měla nacházet v obyvatelné zóně, aby nebyla příliš horká ani moc chladná. A podle nového výzkumu, který uveřejnil vědecký časopis Science Advances, je zapotřebí ještě jedna zvláštní ingredience – koupel v kosmickém záření.
Ryo Sawada z Tokijské univerzity a jeho kolegové tvrdí, že ke vzniku planety podobné Zemi je nutné velké množství radioizotopů s poločasem rozpadu kratším než 5 milionů let. Právě jejich radioaktivní rozpad podle vědců sehrál klíčovou roli v rané historii Sluneční soustavy. Uvolňované teplo totiž zahřívalo mladé planetární zárodky a zabránilo tomu, aby si kamenné planety, jako je Země, ponechaly příliš mnoho vody.
Bez tohoto zahřívání by většina planet velikosti Země pravděpodobně skončila jako tzv. hyceánské světy – planety kompletně pokryté hlubokým oceánem, bez kontinentů a bez podmínek podobných těm, které známe ze Země.
Důkazy ukryté v meteoritech
Že Sluneční soustava byla na počátku bohatá na krátkodobé radioizotopy, víme z analýzy meteoritů. Například izotop hliníku-26 se rozpadá na hořčík-26. Pokud tedy vědci v meteoritu najdou nadbytek hořčíku, jde o jasný podpis dávné radioaktivity. Podobně fungují i další izotopy, jako třeba titan-44.
Problém je v tom, že tyto izotopy vznikají především při výbuších supernov – tedy při dramatických explozích umírajících hvězd. A supernova, která by byla příliš blízko mladé Sluneční soustavě, by s vysokou pravděpodobností rozmetala protoplanetární disk dřív, než by se planety vůbec stihly zformovat. To vedlo astronomy k nepříjemné otázce: nemůže být Země výsledkem extrémně vzácné a šťastné shody okolností?
Blahodárná koupel
Práce tokijských vědců nabízí elegantní řešení. Podle autorů nebyla mladá Sluneční soustava zasažena přímo rázovou vlnou blízké supernovy, nýbrž dlouhodobě „omývána“ kosmickým zářením, které k nám dorazilo ze vzdálené supernovy.
Pokud alespoň jedna supernova explodovala ve vzdálenosti zhruba jednoho parseku (asi 3,26 světelného roku), stačilo by to k tomu, aby proud kosmických paprsků vyvolal vznik potřebného množství radioaktivních izotopů – přesně v takových poměrech, jaké dnes nacházíme v meteoritech.
Klíčové je, že kosmické záření je mnohem „jemnější“ než přímá rázová vlna exploze supernovy – nezničí planetární disk a zároveň dokáže dodat chemické ingredience nutné pro správný vývoj planet.
Dobrá zpráva pro hledání života
Protože hvězdy podobné Slunci obvykle vznikají ve hvězdokupách, kde je výskyt supernov poměrně běžný, šance, že mladý planetární systém zažije takovou kosmickou sprchu, nejsou nikterak malé. To znamená, že podmínky, které vedly ke vzniku Země, nemusí být výjimečné, jak by se mohlo zdát.
Navíc víme, že supernovy obohacují celou Galaxii radioaktivním hliníkem-26. Jeho současné množství v Mléčné dráze astronomům dokonce slouží jako jeden z ukazatelů frekvence supernov. Model, podle něhož kosmické záření ze supernov vytváří potřebné radioizotopy, je tedy nejen elegantní, ale i dobře slučitelný s pozorováním.
Pokud mají autoři studie pravdu, znamená to zásadní posun v našem pohledu na obyvatelnost vesmíru. Planety podobné Zemi by mohly být v Mléčné dráze poměrně běžné – a s nimi i podmínky vhodné pro vznik života. Zdá se tedy, že k tomu, aby se zrodil svět jako ten náš, není zapotřebí kosmický zázrak. Stačí správná planeta, správná hvězda – a v pravý čas i správná dávka kosmického záření.
