Před prvním použitím vysušte, přidejte radiaci a máte modrou planetu
Foto: FreepikVoda pokrývá více než dvě třetiny zemského povrchu, ale z astronomického hlediska se vnitřní terestrické planety naší sluneční soustavy jeví jako velmi suché. Naštěstí, protože i toho dobrého může být někdy příliš.
Nezodpovězené otázky vzniku naši úžasné planety nedá vědcům spát. V ETH Curych provedli několik pokusů, které je přivedly k zajímavým závěrům. Zjistili, že pokud je obsah vody na skalnaté planetě výrazně vyšší než na Zemi, je křemičitý plášť pokrytý hlubokým globálním oceánem a neproniknutelnou vrstvou ledu. To brání geochemickým procesům, jako je uhlíkový cyklus na Zemi, které stabilizují klima a vytvářejí povrchové podmínky příznivé pro život, jak jej známe.
Zdá se tedy, že jsme měli prostě mimořádné štěstí. Opravdu? Nebo zde působí systematické jevy, které odlišují planetární systémy podobné sluneční soustavě od ostatních?
Pevný zemský povrch a mírné klima, můžou být částečně způsobené přítomností masivní hvězdy v prostředí, kde vznikalo Slunce. Nebýt radioaktivních prvků, které se do raného sluneční soustavy dostaly právě z této hvězdy, mohla být naše domovská planeta nepřátelským oceánským světem pokrytým globálními ledovými štíty. K tomuto závěru dospěly počítačové simulace vzniku planet, kterou prováděli vědci z ETH v Curychu.
Foto: Thibaut Roger/Tiskový zdroj ETH CurichVědci vyvinuli počítačové modely, které simulují vznik planet z jejich stavebních bloků, tzv. planetesimálů – skalnato/ledových těles o velikosti pravděpodobně desítek kilometrů. Během zrodu planetární soustavy se planetesimály tvoří v disku prachu a plynu kolem mladé hvězdy a rostou v planetární embrya.
Současná myšlenka je, že Země zdědila většinu své vody z těchto částečně na vodu bohatých planetesimálů. Pokud však terestrická planeta nabere hodně materiálu zpoza tzv. sněžné linie, přijímá příliš mnoho vody. Jak se však ukazuje, pokud se tyto planetesimály zahřívají zevnitř, část počátečního obsahu vodního ledu se odpaří a unikne do vesmíru, než se může dostat k samotné planetě.
Radioaktivní tepelný motor
Přesně k tomu mohlo dojít krátce po zrodu naší sluneční soustavy před 4,6 miliardami let. Znamená to tedy, že na mnoha místech v galaxii může probíhat dodnes. Jak naznačují také prvotní stopy v meteoritech. Těsně v době, kdy se zformovalo proto-Slunce, došlo v kosmickém okolí k supernově. Radioaktivní prvky včetně hliníku-26 (Al-26) byly v této umírající hmotné hvězdě fúzované a vstřikované do naší mladé sluneční soustavy, buď z jejích nadměrných hvězdných větrů, nebo prostřednictvím výronů supernovy po explozi.
Rozpadající se Al-26 poté zevnitř zahříval a vysušoval planetesimály, které dodávaly vodu. Ve svých počítačových modelech vědci dokázali, že radiogenní ohřev slunečních nebo vyšších hladin Al-26 v rozvíjející se planetární soustavě systematicky dehydratuje planetesimály před akrecí na planetární embrya.
Výsledky vědeckých simulací naznačují, že existují dva kvalitativně odlišné typy planetárních systémů. Existují ty, které jsou podobné naší sluneční soustavě, jejichž planety mají málo vody. Naproti tomu existují ty, ve kterých vznikají primárně oceánské světy, protože v době vzniku jejich hostitelské soustavy nebyla v okolí žádná hmotná hvězda a tedy ani Al-26. Přítomnost Al-26 během formování planetesimálů může způsobit řádový rozdíl v planetárních vodních rozpočtech mezi těmito dvěma druhy planetárních systémů.
Zůstávají zde ale další otázky, které budou muset zodpovědět budoucí výzkumy. Bude potřeba například prozkoumat, jak dehydratace Al-26 souvisí s růstem formujících se obřích planet, jako je proto-Jupiter v rané sluneční soustavě.
Vědci proto netrpělivě očekávají zahájení nadcházejících vesmírných misí, během nichž bude možné pozorovat exoplanety velikosti Země mimo naši sluneční soustavu. Tyto mise přiblíží lidstvo k pochopení toho, zda je naše domovská planeta jedinečná, nebo zda existuje „nekonečné množství světů stejného druhu jako ten náš“.
Zdroj: Tim Lichtenberg, hlavní autor doktorské práce z ústavu astronomie a geofyziky na ETH v Curychu; ETH Curych; https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2019/02/better-dry-a-rocky-planet-before-use.html; Národní centrum kompetence ve výzkumu Planet ve Švýcarsku; STim Lichtenberg a kol. Dichotomie vodního rozpočtu skalních protoplanet z ohřevu 26Al, Nature Astronomy Letters, Nature Astronomy Letters, 11. února 2019, DOI: 10.1038/s41550-018-0688-5