Okolo objevu vody v atmosféře exoplanety K2-18b se na sociálních sítích strhly vášnivé diskuse. Někteří zahraniční odborníci na exoplanety spílají svým kolegům – nikoliv za samotné studie, ty jsou v pořádku, ale za tiskové zprávy a následné komentáře v médiích.
Také v českém prostoru je K2-18b popisována jako „obyvatelná planeta“, u které do deseti let budeme hledat biomarkery (tedy různé prvky a sloučeniny v atmosféře, které mohou ukazovat na přítomnost života na povrchu).
Obyvatelnost K2-18b je podpořena několika argumenty:
- Našli vodu v její atmosféře.
- Obíhá v obyvatelné zóně.
- Je na ní teplota od 0 do 40 °C, takže na povrchu může být voda v kapalném skupenství.
Všechny tyto argumenty jsou pravdivé, ale musíme je chápat ve správném kontextu a významu.
Našli vodu v její atmosféře: Voda je ve vesmíru paradoxně velmi běžná molekula. V dnešní době není problém ji detekovat v atmosféře obřích planet, ale mnohem těžší je určit její množství. Podle simulací může být až 50 % atmosféry K2-18b z vody.
V případě K2-18b je to poprvé, co byla voda objevena v atmosféře planety v obyvatelné oblasti a to u relativně malé planety. Ukazuje to posun ve výzkumu atmosfér exoplanet. Nic více a nic méně.
Obíhá v obyvatelné oblasti: volně přeloženo to znamená, že od své hvězdy dostává podobné množství záření jako Země od Slunce. O obyvatelnosti planety to ale nic nevypovídá. Pokud bychom přesunuli Neptun do našich končin Sluneční soustavy, nebude obyvatelný.
K2-18 je červeným trpaslíkem, který vyzařuje jen velmi málo záření, takže se obyvatelná oblast logicky nachází blíže a to zhruba 0,12 až 0,25 AU od hvězdy (18 milionů až 37 milionů km).
K2-18b se pohybuje 0,14 AU daleko, takže poblíž vnitřního okraje. Od hvězdy dostává podobné množství záření Země od Slunce.
Objevily se také argumenty, že červení trpaslíci nejsou pro život úplně vhodné hvězdy, protože vyzařují větší množství ultrafialového a rentgenová záření. To je pravda a je to další část příběhu, která ale teď není až tak důležitá.
Je na ní teplota od 0 do 40 °C, takže na povrchu může být voda v kapalném skupenství: Je otázkou, odkud se vzaly tyto hodnoty. Ve skutečnosti jsou nižší (pod bodem mrazu), což asi nevypadá tak sexy. Ale to není vůbec podstatné. Důležité je, že jde o fiktivní teplotu.
Tzv. rovnovážná teplota vychází pouze ze zářivosti hvězdy (to víme) a albeda planety, což je odhadované množství záření, které planeta odráží. Povrch planet není dokonalé černé těleso, takže je potřeba drobné korekce.
Atmosféry planet zemského typu obsahují různé množství skleníkových plynů (vodní pára, oxid uhličitý), které teplotu planety zvyšují. V případě Země je průměrná teplota o 30 °C vyšší, než je rovnovážná teplota planety. U Venuše, která je doslova reklamou na skleníkový efekt, je to o 500 °C více. Proč ten rozdíl? Může za něj složení atmosféry.
Přesné složení atmosféry K2-18b neznáme, ale můžeme ho popsat alespoň typově.
První objevené exoplanety před více než 20 lety byli horcí jupiteři – planety podobné Jupiteru s velmi krátkou oběžnou dobou. Zejména díky Keplerovi víme, že nejsou až tak časté. Nejběžnější jsou planety o něco větší než Země a menší než Neptun: super-země a sub-neptuni (mini-neptuni). Mezi ně patří také K2-18b.
Počty kandidátů, které našel kosmický dalekohled Kepler během primární mise. Nejvíce je planet podobných Neptunu (2 až 6 poloměrů Země), na druhém místě jsou super-země (1,25 až 2 Země). Credit: NASA Ames/W. Stenzel
Na základě mnoha objevů a teoretických simulací se očekává, že říše planet podobných Zemi končí někde okolo 1,6 poloměrů Země. K2-18b má poloměr 2,3 Země.
Hustota K2-18b [zdroj] je 3,3 ± 1,2 g/cm3, což je o něco méně, než je hustota Marsu (3,9 g/cm3). Je to důkaz, že je to planeta zemského typu? Bohužel ne. V případě podobných planet si můžete zjednodušeně řečeno hrát se třemi parametry: železem (v jádru), pláštěm (silikáty, těkavé látky) a atmosférou.
Planety podobné K2-18b by mohly mít nižší hustotu, protože se z větší části skládají z vody. Další možností je, že mají velmi významnou atmosféru, která poloměr planety zvětšuje a tím snižuje její hustotu. Tolik teorie a nyní k praxi.
Voda je důkazem, že planeta není obyvatelná
Je to neuvěřitelně paradoxní, ale detekce vody v atmosféře K2-18b Hubblovým dalekohledem je důkazem, že je planeta neobyvatelná.
Pokud by byla Země tenisovým míčkem, sahala by zemská atmosféra asi 0,5 mm nad povrch míčku. Důležitějším údajem je hmotnost zemské atmosféry – nedosahuje ani miliontiny celkové hmotnosti Země. Podobně je tomu (řádově) u Marsu, Venuše a všech planet zemského typu ve vesmíru.
Pokud by měla K2-18b tenkou atmosféru, tak by ji Hubblův dalekohled nemohl detektovat, což potvrzuje také jeden z největších odborníků na exoplanety David Charbonneau. Jednoduše to dnes ještě neumíme.
K2-18b má rozšířenou atmosféru z vodíku a dalších „komponent“. Kromě detekované vody se v ní mohou nacházet také molekuly metanu a amoniaku, ale ty se zatím nepodařilo najít.
Tato atmosféra se bude podílet na celkové hmotnosti planety řádově minimálně v desetinách procenta. Není to mnoho, ale je to klíčový faktor, který nám odhalí, jak to vypadá na jejím povrchu.
Nikoliv obyvatelné, ale extrémní podmínky
V roce 2013 vydal Eric Lopez krásnou studii, která velmi přesně popisuje podmínky na povrchu (jádru) podobných planet.
Pokud by hmotnost atmosféry tvořila 0,5 % hmotnosti planety, pak by byl tlak na jejím povrchu 20 000 barů, což je 20krát více, než je na dně Mariánského příkopu a teplota by dosahovala 3000 Kelvinů, což je asi tak o 2700 °C více, než je slibovaná teplota „od 0 do 40“.
Reálně mohou být tyto hodnoty v závislosti na skutečném hmotnostním podílu atmosféry a jejím složení vyšší / nižší. Primárně se však bavíme o rozdílu mezi „obyvatelným povrchem“ a krutou realitou K2-18b.
Na povrchu exoplanety K2-18b bude 1,5krát větší gravitace [zdroj] než na Zemi, obrovská teplota, obrovský tlak, totální tma. Je v podstatě nemožné, aby v těchto podmínkách existovaly komplexní molekuly, natož nějaký život.
Astronomové v budoucnu najdou planety, na jejichž povrchu mohou být podmínky vhodné k životu. Dokáží prozkoumat jejich atmosféry a hledat v nich biomarkery. Ale do té doby platí Pozor na falešné druhé Země.
