Vodné svety nemusia byť dlho vodnými svetmi
Pri hľadaní potenciálne obývateľných exoplanét je jednou z najdôležitejších vecí, ktoré astronómovia zisťujú, či exoplanéty obiehajú v obývateľnej zóne svojej hviezdy. Je to z toho dôvodu, že práve v obývateľnej zóne je pravdepodobnosť existencie kvapalnej vody veľmi vysoká. Voda je zasa predpokladom existencie života, ktorý poznáme.
Objavené exoplanéty sú rôzneho typu, jedným z „extrémnych“ prípadov sú práve vodné svety. Vodné svety sú planéty, ktoré obsahujú až 50% hmotnosti vody, čo vedie k vzniku povrchových oceánov, ktoré môžu byť hlboké stovky kilometrov. Podľa posledných zistení sa ale ukazuje, že vodné svety nemusia udržať svoju vodu veľmi dlho. Ak sa tieto zistenia potvrdia, mohli by mať obrovský význam, pokiaľ ide o hľadanie obývateľných planét v našom kúte vesmíru. Zatiaľ sa teda zdá, aspoň podľa počítačových simulácií, že dehydratácia vodných svetov je možná prostredníctvom atmosférických strát.
Umelcova predstava planéty obiehajúcej okolo červeného trpaslíka. (ESO/M. Kornmesser)
Štúdium dehydratácie vodných svetov vzniklo ako dôsledok množstva objavov exoplanét v nízkohmotných hviezdnych sústavách hviezd typu M (červený trpaslík). Zistilo sa, že planéty pri červených trpaslíkoch majú hmotnosť porovnateľnú s hmotnosťou Zeme a pravdepodobne sa tak jedná o skalnaté telesá. Mnohé z týchto planét obiehajú svoju hviezdu v obývateľnej zóne, napríklad Proxima b, alebo tri planéty systému TRAPPIST-1. Ďalšie štúdie týchto planét naznačili, že napríklad Proxima b ale aj iné skalnaté svety obiehajúce červených trpaslíkov, by mohli byť vodnými svetmi. Naproti tomu, boli spracované aj štúdie, ktoré spochybňujú schopnosť takýchto planét udržať si na svojom povrchu vodu. Všetko totiž závisí od typu materskej hviezdy a od orbitálnych parametrov tej ktorej planéty. Dlho žijúce červené trpasličie hviezdy sú veľmi premenlivé a v porovnaní s naším Slnkom nestabilné. Tieto hviezdy produkujú mohutné vzplanutia, ktoré by časom zbavili prípadnú planétu jej atmosféry. Okrem toho, tieto planéty obiehajú svoju hviezdu príliš blízko, takže majú viazanú rotáciu, čo znamená, že jedna strana planéty je stále vystavená žiareniu hviezdy, kým druhá je vo večnej tme. To je aj dôvod, prečo sa vedci zameriavajú na určenie ako dobre by si exoplanéty v rôznych typoch hviezdnych systémov mohli udržať svoju atmosféru. Schopnosť udržať si atmosféru je pritom považovaní za jednu podmienok obývateľnosti planéty. Koncept obývateľnosti je ale oveľa zložitejší a popretkávaný nespočetnými faktormi. Atmosféra samo o sebe nezaručuje obývateľnosť planéty ale je považovaná za dôležitý zložku pre to, aby bola planéta obývateľná.
Ilustrácia znázorňujúca možný povrch TRAPPIST-1f, jednej z novoobjavených planét v systéme TRAPPIST-1. (NASA/JPL-Caltech)
Vedci vykonali počítačové simulácie, ktoré zohľadňovali rôzne scenáre týkajúce sa schopnosti vodných svetov udržať si svoju atmosféru. Tieto simulácie zahŕňali účinky hviezdnych magnetických polí, výrony koronálnej hmoty a atmosférickú ionizáciu a výrony pre rôzne typy hviezd - vrátane hviezd typu G (ako naše Slnko) a hviezd typu M (ako Proxima Centauri a TRAPPIST-1). Na základe počítačových simulácii bol získaný komplexný multifluidný magnetohydrodynamický model, ktorý simuluje ionosféru aj magnetosféru ako celok.
Umelecký predsatva pohľadu z najvzdialenejšej exoplanéty objavenej okolo červeného trpaslíka TRAPPIST-1. (ESO/M. Kornmesser)
Počítačová simulácia sa ukázala v súlade so súčasným systémom Zem-Slnko. Avšak v extrémnych podmienkach – ako sú exoplanéty okolo hviezd typu M – je situácia veľmi odlišná a miera úniku atmosféry môže byť tisíckrát vyššia. Výsledok znamená, že vodný svet, ak obieha okolo červeného trpaslíka, by mohol stratiť svoju atmosféru po zhruba miliarde rokov. Ak vezmeme do úvahy, že životu, ako ho poznáme, trvalo približne 4,5 miliardy rokov, kým sa vyvinul, tak jedna miliarda rokov je relatívne malé časové okno. Tieto výsledky tak naznačujú, že planéty, ktoré obiehajú okolo hviezd typu M, by asi ťažko dokázali podporiť vznik a vývoj života. Naproti tomu, oceánske planéty obiehajúce hviezdy typu G (podobné nášmu Slnku) si zachovajú svoju atmosféru oveľa dlhšie. Tieto výsledky tak opäť vrhajú pochybnosti na obývateľnosť systémov červených trpaslíkov. V minulosti vedci naznačili, že dlhovekosť červených trpaslíkov, ktoré môžu zostať na hlavnej postupnosti až 10 miliárd rokov alebo aj dlhšie, z nich robí najlepších kandidátov na vznik a vývoj zložitého života. Ukazuje sa však, že stabilita týchto hviezd a spôsob, akým pravdepodobne zbavia planéty ich atmosféry, naznačuje pravý opak.
Zdroj: UniverseToday