Pás asteroidů správné velikosti – nutnost pro život?

Planetární soustavy s planetami na vhodných místech umožňujících existenci života mohou být velmi vzácné. Zdá se, že jsou příliš závislé na přítomnosti pásu asteroidů té správné hmotnosti. Vyplývá to ze studie, kterou uskutečnili Rebecca Martin (NASA Sagan Fellow from the University of Colorado in Boulder) a astronom Mario Livio (Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland).

Autoři studie se domnívají, že velikost a poloha pásu asteroidů, zformovaného během vývoje protoplanetárního disku v důsledku gravitačního ovlivňování blízkými obřími planetami může napovědět, zda se bude na přítomných planetách podobných Zemi vyvíjet složitější život.

To zní poněkud překvapivě, protože asteroidy jsou považovány za nebezpečná tělesa vzhledem k jejich možným srážkám se Zemí, což může nakonec způsobit i vyhynutí života na naší planetě. Avšak nový výzkum vede k závěru, že srážky asteroidů s planetami mohou poskytnout určitou podporu při vzniku a rozvoji složitějšího života.

Planetky mohly dopravit na povrch mladé Země vodu a další organické látky. V souladu s teoriemi příležitostné dopady planetek tak mohly urychlovat biologickou evoluci narušením životního prostředí na planetě, přičemž jednotlivé druhy živých organismů se musely přizpůsobovat novým podmínkám.

Astronomové dospěli k těmto závěrům na základě analýz teoretických modelů a dosavadních pozorování obřích extrasolárních planet typu Jupitera a prachových disků v okolí mladých hvězd. „Naše výzkumy ukazují, že pouze malá část doposud pozorovaných planetárních soustav pravděpodobně obsahuje obří plynné planety ve správné poloze, aby mohly vytvářet pásy planetek vhodného rozsahu, které by mohly dodávat blízkým kamenným planetám základní stavební kameny života,“ říká Rebecca Martin, hlavní autorka studie. „Náš výzkum napovídá, že Sluneční soustava může být v tomto ohledu spíše výjimečná.“

Rebecca Martin a Mario Livio předpokládají, že poloha pásu asteroidů vzhledem k planetě velikosti Jupiteru není náhodná. Hlavní pás planetek, který se nachází mezi drahami planet Mars a Jupiter, je oblastí miliónů úlomků těles, které se nacházejí poblíž tzv. sněžné čáry, která vyznačuje okraj chladnější oblasti, kde těkavé látky jako je vodní led, jsou dostatečně daleko od Slunce, aby zůstaly nezměněny. V době, kdy obří planety ve Sluneční soustavě vznikaly, oblasti za sněžnou linií obsahovaly hustou směs ledů, horniny a kovů, které poskytovaly potřebné množství materiálu pro vznik obřích planet.

Když se Jupiter zformoval za sněžnou linií, jeho silná gravitace zabránila materiálu na vnitřní straně jeho oběžné dráhy vzájemně se spojovat a vytvořit další planetu. Místo toho Jupiterův vliv způsobil, že zde docházelo ke vzájemným srážkám hmoty a ke vzájemnému rozbíjení. Tyto vzniklé fragmenty vytvořily hlavní pás asteroidů kolem Slunce.

„K vytvoření takovýchto ideálních podmínek potřebujete obří planetu podobnou Jupiteru obíhající vně pásu asteroidů, která ještě kromě toho nepatrně migruje, avšak příliš nenarušuje pás planetek,“ vysvětluje Mario Livio. „Pokud velká planeta typu Jupitera migruje skrz oblast planetek, může jeho materiál rozptýlit. Naopak pokud velká planeta nemigruje (nepřibližuje se ke Slunci a opět se nevzdaluje), to také není příliš dobrá situace, protože pás asteroidů zůstane příliš hmotný. To by zase vedlo k přílišnému bombardování planet a přítomný život by neměl vhodné podmínky na rychlý vývoj.“

Ve skutečnosti v období mládí Sluneční soustavy pás asteroidů pravděpodobně obsahoval dostatečné množství materiálu na vytvoření další planety velikosti Země, avšak přítomnost Jupiteru a jeho malá migrace směrem ke Slunci způsobila, že část materiálu byla rozptýlena. V současné době pás asteroidů dosahuje méně než 1 % původní hmotnosti. Využitím Sluneční soustavy jako modelu Rebecca Martin a Mario Livio navrhují, že obdobné pásy asteroidů v jiných planetárních soustavách by se měly nacházet na hranici sněžné linie. K prověření této představy vytvořili modely protoplanetárních disků u mladých hvězd a vypočítali vzdálenosti sněžné čáry v těchto discích na základě známé hmotnosti centrální hvězdy.

Následně prohlédli všechny infračervené snímky, pořízené kosmickou observatoří Spitzer Space Telescope (NASA), zachycující 90 hvězd obklopených horkým prachem, což může naznačovat, že kolem nich existuje útvar podobný pásu asteroidů ve Sluneční soustavě. Teplota horkého prachu odpovídala poloze sněžné čáry. „Teplota prachu klesá v souladu s vypočtenou polohou sněžné linie, což znamená, že naše pozorování souhlasí s našimi předpoklady,“ říká Rebecca Martin.

Oba astronomové pak studovali dřívější pozorování 520 obřích planet objevených mimo naši Sluneční soustavu. Pouze 19 z nich se usadilo vně sněžné čáry, z čehož vyplývá, že většina obřích planet, které mohly vzniknout vně sněžné linie, migrovala příliš hluboko do vnitřních oblastí planetárního systému. Nezůstala tedy zachována existence nepatrně rozptýleného pásu asteroidů, potřebného k podpoře zrychlené evoluce života na planetách podobných Zemi kroužících v blízkosti hlavního pásu planetek. Jak se zdá, pouze necelá 4 % pozorovaných planetárních soustav mohou ve skutečnosti obsahovat vhodný pás planetek.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/44/full/

autor: František Martinek