Sciencemag.cz
Doporučujeme
Podle nové studie se voda v kapalném stadiu může vyskytovat i na povrchu planet, které Zemi vůbec nepřipomínají. Tvrdí to alespoň vědci z University of Bern a University of Zurich v Nature Astronomy.
Pro teplotu na povrchu Země je klíčové složení atmosféry, tedy míra skleníkového efektu. Jenomže v minulosti měla atmosféra úplně jiné složení. V dobách, kdy se Země zformovala, se nejspíš jednalo o tzv. primordiální atmosféru z vodíku a helia, o kterou planeta přišla. Jiné, hmotnější planety mohou shromažďovat mnohem větší primordiální atmosféry, které si v některých případech mohou udržet po neomezenou dobu. Takové masivní primordiální atmosféry mohou také vyvolat skleníkový efekt.
V rámci nové studie vědci modelovali velké množství planet a simulovali jejich vývoj po dobu miliard let. Zohledňovali přitom nejen vlastnosti atmosfér planet, ale rovněž intenzitu záření příslušných hvězd a také vnitřní teplo vyzařované planetami směrem ven. Zatímco na Zemi hraje toto geotermální teplo pro podmínky na povrchu jen malou roli, na planetách s mohutnými prvotními atmosférami se může projevovat významněji.
V mnoha případech simulací došlo ke ztrátě prvotních atmosfér v důsledku intenzivního záření hvězd, zejména na planetách, které se nacházejí v blízkosti své hvězdy. Ale v případech, kdy tyto atmosféry přetrvají, mohou nastat vhodné podmínky pro vznik kapalné vody (= teplota v odpovídajícím rozsahu). V případech, kdy se na povrch dostává dostatečné množství geotermálního tepla, pak není ani nutný přísun energie z hvězdy. (Poznámka: viz v této souvislosti i úvahy o obyvatelnosti toulavých planet, které žádnou hvězdu ani nemají.)
Podle nové studie navíc v řadě případů podmínky umožňující existenci kapalné vody mohou přetrvávat i po velmi dlouhou dobu, až desítky miliard let – což může hrát roli jak u toulavých planet, tak i u lehčích hvězd s dlouhou životností. Ve všech těchto případech pak potenciální obyvatelnost planet pro život pozemského typu závisí primárně ne na tom, kolik tepla dostávají od hvězdy, ale především na množství jejich atmosféry (plus množství vnitřně generovaného tepla, samozřejmě). O tom, jak se vejít do příslušného limitu, ale dosud nevíme skoro nic. A ještě menší pak máme představu o tom, jak by se to bylo s pravděpodobností vzniku života pozemského typu na planetách s kapalnou vodou a primordiální atmosférou.
Marit Mol Lous, Potential long-term habitable conditions on planets with primordial H–He atmospheres, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8. www.nature.com/articles/s41550-022-01699-8
Zdroj: University of Bern / Phys.org
Poznámky PH:
Vše je založeno na simulacích, to nevadí. Otázka ale je, jak výsledky vztáhnout k tomu, co dokážeme pozorovat. Webbův dalekohled by měl dokázat zkoumat i složení atmosféry. Dokážeme ale odhadnout, zda na povrchu planety je oceán?
Se vznikem života je to ještě složitější, viz třeba pokusy, kde se vznik složitějších organických látek generoval pomocí blesků v různých směsích methanu, čpavku, oxidu uhličitého atd. Tato část chemie by na planetách s primordiální atmosférou nejspíš chyběla. Ale zase: organické látky mohly přinést komety (a co potom toulavé planety?), podle jiných názorů atmosféra prebiotické Země methan neobsahovala atd. Každopádně pro život pozemského typu je kapalná voda podmínkou nutnou, sotva však postačující…
snad jeste dodatek: dle https://www.nature.com/articles/s41550-022-01699-8#data-availability
cca: Pokud je však atmosféra dostatečně masivní, bude H2 působit jako skleníkový plyn. Při dostatečných tlacích podstoupí molekuly H2 dostatek srážek k vytvoření dipólového momentu, který je přiměje absorbovat infračervené záření z planety…
Jestliže na planetě je kapalná voda, tak vodní páry zajišťují skleníkový efekt podstatným způsobem, jako je tomu na Zemi.
Zdroj článku vodu na prvotních superzemích vysvětluje celkem dobře vysokým tlakem vodíku, tedy neuvažuje jednoatomové molekuly He.
> https://www.nature.com/…ity
> „Studené superzemě, které si zachovávají svou primordiální atmosféru s převahou H-He, by mohly mít povrchy, které jsou dostatečně teplé, aby mohly hostit kapalnou vodu. To by bylo způsobeno srážkou vyvolanou absorpcí infračerveného světla s vodíkem, která se zvyšuje s tlakem..“
> ./Nejsou tam na Zemi důležité plyny, jako je CO2 nebo metan./
> “ Pokud je však atmosféra dostatečně masivní, bude H2 působit jako skleníkový plyn. Při dostatečných tlacích podstoupí molekuly H2 dostatek srážek k vytvoření dipólového momentu, který je přiměje absorbovat infračervené záření přicházející /? ve smyslu odcházející/ z planety; toto je známé jako „absorpce vyvolaná kolizí““