(preklad článku BBC How weird is our Solar system?)
Je
Slnečná sústava divná ako váš nepredvídateľný strýko, alebo
čudná ako leprechaun sediaci na chrbte jednorožca?
Slnečná
sústava je nám známa. Je to náš domov. Zrejme ste sa o všetkých
planétach učili v škole, spamäti ste sa učili ich názvy a aj
poradie vzdialenosti od Slnka.
Štyri
planéty najbližšie k Slnku sú kamenné, majú pevný povrch, po
ktorom môžete kráčať alebo na ňom pristáť so svojou vesmírnou
loďou. Potom sú štyri vonkajšie planéty, ktoré sú v
skutočnosti obrovskými guľami plynu, obklopenými prstencami.
Medzi týmito dvomi štvoricami leží Pásmo asteroidov ako akási
kozmická priekopa.
Znie
to všetko tak upratane a usporiadane, a zhruba pol druha storočia
to bolo všetko, čo sme vôbec o planétach vedeli. V roku 1995 sa
však všetko zmenilo.
Vtedy
astronómovia objavili prvú planétu, ktorá krúži okolo inej
hviezdy, planétu veľkosti Jupitera, čiže plynového obra
pomenovaného 51 Pegasi B. Počas ďalších dvoch desaťročí
objavili tisíce ďalších svetov. Podľa odhadov sa v Mliečnej
ceste nachádzajú stovky miliárd planét. Slnečná sústava teda
ani zďaleka nie je sama.
Až donedávna boli toto jediné planéty, ktoré sme poznali.
Množstvo
planetárnych systémov sa nám vidí ako ďalší fakt našej
„kozmickej nedôslednosti“. Zatiaľ čo vesmír sa doslova hemží
planetárnymi systémami, astronómovia zisťujú, že napriek tomu
Slnečná sústava v čomsi vyniká.
„Čoraz
viac sa zdá, že Slnečná sústava je v čomsi čudák,“ vraví
Gregory Laughlin, planetológ z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz.
Stále
je priskoro, aby sme s istotou vedeli, nakoľko čudná Slnečná
sústava je, ale vedci sa už snažia vysvetliť, prečo je to tak.
Ak vysvitne, že ide o kozmickú anomáliu, anomáliou potom môže
byť i Zem – a život. Možno sme naozaj veľmi výnimoční.
Vesmírna
„čudnosť“
Keď
sa zmierite s faktom, že planéty sú rovnako bežné ako hviezdy,
musíte čeliť ich prekvapujúcej rozmanitosti. „Určitým
spôsobom sme vždy tak trochu dúfali a očakávali, že planéty sú
bežné,“ hovorí Laughlin. „A je to pravda – sú bežné.
Lenže sú divnejšie, než by sme si mysleli podľa našej Slnečnej
sústavy.“
S
pomocou družice Kelper, ktorá v blízkosti iných hviezd objavila
tisíce planét, astronómovia objavujú planéty a planetárne
systémy všetkých tvarov a veľkostí. Objavili miniatúrne systémy
– malé milé planétky porovnateľné s Jupiterom a jeho štyrmi
väčšími mesiacmi. V iných sústavách planéty obiehajú vo
veľkých uhloch v porovnaní s rotačnou osou svojej hviezdy.
Niektoré sústavy obiehajú súčasne dve hviezdy.
Asteroidy sa z vnútornej Slnečnej sústavy vytratili.
V
Slnečnej sústave sú planéty buď malé a kamenisté, alebo veľké
a plynové. Astronómovia však zisťujú, že väčšina ostatných
planét do týchto kategórií nezapadá. Namiesto toho sú kdesi na
pomedzí: menšie než Neptún a väčšie než Zem. Najmenšie z
nich sa nazývajú superzeme (čo je trochu zavádzajúci názov,
keďže superzem v skutočnosti vôbec nemusí byť ako Zem – je to
len planéta, ktorá je trochu väčšia) a možno sú kamenné. No
tie väčšie, nazývané podneptúny, sú nadutejšie a tvorené
najmä plynom.
Ešte
čudnejšie je, že mnohé z týchto planét obiehajú svoje hviezdy
veľmi zblízka – z bližšej vzdialenosti, než je Merkúr k
Slnku. Keď v roku 2009 astronómovia prvýkrát objavili tieto
planéty obiehajúce v takej tesnej vzdialenosti, väčšina z nich
bola skeptická. „Zdalo sa to natoľko šialené, že tomu ľudia
ani neverili,“ tvrdí Laughlin. Potom však Kepler, ktorý bol
spustený v roku 2009, potvrdil, že existujú – a sú všade. V
skutočnosti je možné, že polovicu hviezd v galaxii obiehajú
hviezdy typu superzem na takýchto blízkych dráhach.
Laughlin
vraví, že to je jeden z najväčších rozdielov v porovnaní so
Slnečnou sústavou. „Bližšie než Merkúr k Slnku nič
neobieha,“ hovorí. „Nie je tam nič. Ani len asteroidy.“
Ďalšou
zvláštnosťou na Slnečnej sústave je samotný Jupiter. Veľké
planéty nie sú až také bežné a väčšina z nich obieha hviezdu
vo vzdialenosti Venuše či Zeme od Slnka. Len pár percent hviezd má
planéty vo veľkosti Jupitera na obežnej dráhe porovnateľnej s
tou, na ktorej obieha Slnko Jupiter.
Jupiter a niektoré jeho mesiace zblízka.
„To,
že k Slnku nemáme nič bližšie než Merkúr, a to, že máme v
Slnečnej sústave Jupiter – masívnu planétu na obežnej dráhe
takej vzdialenej –, nás činí nezvyčajnými,“ tvrdí Laughlin.
Nikto
nevie, prečo je Slnečná sústava nezvyčajná, ale Laughlin má
svoju teóriu. Vysvetlenie zahŕňa komplikovaný scenár, podľa
ktorého priletel „kočovný“ Jupiter a zničil zárodky planét,
čím ovplyvnil osud Slnečnej sústavy a vytvoril cestu pre Zem,
ktorú poznáme a milujeme.
Planetárne
cikcaky
Planéty
sa rodia na „pätách“ svojich hviezd, ktoré sa formujú vtedy,
keď sa mračno plynu zmení na hustú guľu. Zvyšný plyn a prach,
ktoré obklopujú novozrodenú hviezdu, rotujú a sploštia sa na
disk podobný tvaru pizze. Práve v tomto disku sa zhlukuje hmota a
vznikajú nové svety.
Horúce Jupitery by migrovali blízko k svojim hviezdam.
Astronómovia
si kedysi mysleli, že planéty v Slnečnej sústave sa sformovali
tam, kde sú dnes. V blízkosti mladého Slnka bolo príliš horúco
na to, aby tam existovali prchavé zlúčeniny ako plyny či ľad.
Jediné konštrukčné materiály boli kameň a kovy, takže tam
mohli vzniknúť iba malé, kamenné planéty. Až ďalej vo väčšom
chlade sa mohli zhromažďovať plyny a ľady, ktoré vyrástli na
plynových obrov, akých vidíme dnes.
No
astronómovia objavili plynových obrov obiehať hviezdy v extrémne
malej vzdialenosti – vo vzdialenosti, kde bolo príliš horúco,
aby sa tam mohli i sformovať. Uvedomili si, že tieto tzv. Horúce
Jupitery sa museli premiestniť z väčšej vzdialenosti, kde nie je
tak horúco. Planetárna migrácia by mohla byť celkom bežnou
záležitosťou a plynové obry v našej Slnečnej sústave mali
možno samy cestovateľskú minulosť.
„Pri
pohľade na obrie planéty sme predpokladali, že sú jednoducho
veľké a nikdy sa „nesťahovali“ – to bol náš východzí
bod,“ hovorí Kevin Walsh, planetológ zo Southwest Research
Institute v coloradskom Boulderi. Podľa teórií formácie planét
vedci predpokladali, že plynové obry sú stále. Teraz ale hovorí:
„Východzí bod? Ten je už preč.“
Walsh
vraví, že práve Jupiter sa v dávnej histórii Slnečnej sústavy
premiestnil. Tento scenár sa nazýva model Grand Tack, pomenovaný
je po určitom cikcakovitom manévri v plachtení. Jupiter, podobne
ako jachta, cikcakovito plachtil Slnečnou sústavou.
Formácia Saturnu zastavila migráciu Jupitera.
Podľa
tejto teórie sa Jupiter sformoval o čosi bližšie k Slnku, než je
dnes, vo vzdialenosti zhruba troch astronomických jednotiek
(astronomická jednotka, AU, je priemerná vzdialenosť medzi Zemou a
Slnkom). V tom čase bola Slnečná sústava iba niekoľko miliónov
rokov stará a stále plná plynu.
Ako
Jupiter krúžil okolo Slnka, plyn mimo jeho obežnej dráhy tlačil
na planétu a „postrkoval“ ju do vnútornej Slnečnej sústavy.
Keď na vonkajšej strane obežnej dráhy Jupitera vznikol Saturn,
narušil plyn, ktorý Jupiter tlačil dovnútra. Toto narušenie
zastavilo pohyb Jupitera, keď sa dostal do vzdialenosti zhruba 1,5
AU od Slnka.
Medzičasom
interakcie medzi Jupiterom a plynom vnútri jeho obežnej dráhy
tlačili planétu von. Keďže už nič netlačilo Jupiter dnu,
vnútorný plyn ho mohol tlačiť naspäť von, až sa zastavil na
súčasnej obežnej dráhe vo vzdialenosti 5,2 AU.
Tento
model bol pre planetológov veľmi vzrušujúci, pretože objasňuje
mnoho nevysvetlených rysov Slnečnej sústavy. Cesta tam a späť,
ktorú Jupiter absolvoval, vysvetľuje všetok plyn vo vzdialenosti 1
AU – podľa iných astronómov šlo o podmienku, vďaka ktorej
mohol vzniknúť Mars. Podľa predošlých modelov by vznikol príliš
veľký Mars, ale model Grand Tack umožňuje vznik v tej správnej
veľkosti.
Tzv. superzeme môžu, ale nemusia vyzerať ako naša planéta.
Model
Grand Tack taktiež vysvetľuje Pásmo asteroidov – aj s jeho
hmotou, obežnými dráhami a všetkými zložkami. Hoci nedokáže
objasniť, prečo Jupiter vôbec existuje – odpoveď na túto
otázku dosiaľ nik nepozná –, ukazuje nám, ako sa dostal na takú
relatívne širokú obežnú dráhu.
Laughlin
aj tak uznáva, že celá táto teória znie príliš komplikovane a
možno i trochu šialene. „Mali by ste byť skutočne skeptickí,
čo som ja i bol – a v istom zmysle stále som,“ vraví. No
vzhľadom na úspech modelu Grand Tack sa Laughlin a iný teoretik,
Konstantin Batygin z Kalifornskej technickej univerzity v Pasadene,
rozhodli posunúť ho na ďalšiu úroveň. „Vzdajme sa svojej
nedôvery,“ hovorí Laughlin. „Poďme to brať vážne a
zaoberajme sa dôsledkami.“
Jupiter
na bojovej výprave
Tie
dôsledky sú, ako sa ukazuje, drsné. Počítačové simulácie
ukázali, že keď Jupiter prenikne do vnútornej Slnečnej sústavy,
zanechá za sebou spúšť. Celá oblasť sa naplní plynom, prachom
a neúplnými planétami – hrudami s priemerom až do tisíc
kilometrov, ktoré sa nazývajú planetezimály. Ako Jupiter krúži
čoraz bližšie k Slnku, brázdi všetok ten materiál a vyvoláva
kaskádu zrážok medzi týmito planetezimálami, ktoré sa vzájomne
rozbíjajú na malé kúsky. Keď už majú veľkosť zhruba jedného
kilometra, sú také ľahučké, že plyn, čo ich obklopuje, ich
stiahne do Slnka.
Mozaikový obraz planéty Merkúr.
Vzhľadom
na to, že pri iných hviezdach prevažujú superzeme, existuje dosť
veľká šanca, že niektoré z nich sa sformovali spoločne s
planetezimálami. No ako sa približuje Jupiter, superzeme sa
gravitačne naviažu na tieto planetezimály, a keď ich Jupiter
„donúti“ padnúť do Slnka, stiahnu superzeme so sebou.
Keď
sa Jupiter vráti do vonkajšej Slnečnej sústavy, zanechá za sebou
dostatok „odpadu“, aby vznikla Zem a ďalšie malé, kamenné
planéty. Vďaka tejto Jupiterovej „ceste chaosu“ potenciálne
planéty blízko Slnka nikdy ani nemali šancu – a to vysvetľuje,
prečo je dnes oblasť vnútri obežnej dráhy Merkúru čistá a
prázdna. V opačnom prípade by bola Slnečná sústava naplnená
superzemami a nie Zemou a inými kamennými planétami.
Aspoň
tak tvrdia teórie. Je to úžasný príbeh – spletitý reťazec
udalostí, ktorý len zvýrazňuje podivnosť Slnečnej sústavy. Ak
je pravdivý, zrejme sa odohral aj v iných planetárnych sústavách.
Keďže planéta ako Jupiter dokáže „vyhladiť“ superzeme,
ostatné sústavy by mali mať buď jedno, alebo druhé.
Dáta
sú zatiaľ sľubné. „Prvotné údaje vyzerajú veľmi dobre,“
hovorí Laughlin. „Tie typy sústav, ktoré majú superzeme,
nemávajú obrích planetárnych spoločníkov vo veľkých
vzdialenostiach.“
VIDEO:
Od
úsvitu čias ľudstvo hľadá odpoveď na nesmrteľnú otázku: „Sme
sami?“ Teraz ľudia disponujú technológiami, ktorá dokáže túto
záhadu vyriešiť. Ich pohľad obrátime k hviezdam, aby hľadali
exoplanéty. Ide o TESS – Transiting Exoplanet Survey Satellite,
ktorý bude hľadať svety mimo našej Slnečnej sústavy. Ľudstvo
má novú misiu – preskúmať celú oblohu, hľadať tiene iných
svetov, prebádať ďaleké horizonty a odhaliť nové hranice. Keď
natiahneme ruky k hviezdam... aké planéty objavíme?
Najmenej
do roku 2017, keď bude do vesmíru vyslaný TESS, astronómovia
nebudú mať istotu. TESS bude pátrať a loviť planéty v okolí
hviezd v našom susedstve, ktoré budú dostatočne žiarivé, aby
astronómovia mohli vykonať potrebné citlivé merania.
Laughlin
však tejto hypotéze neverí na sto percent. „Zatiaľ iba
zisťujeme, že Slnečná sústava je nezvyčajná,“ tvrdí. „Toto
je vlastne iba jeden z prvých pokusov pochopiť túto novú
skutočnosť. Som si istý, že príde mnoho ďalších nápadov –
a niektoré z nich budú pravdepodobne veľmi pádne.“
Je
to divné
Avšak
väčšia otázka je, nakoľko čudná je Slnečná sústava. „Všetko
nasvedčuje tomu, že sme ojedinelí,“ tvrdí Walsh. Zároveň však
treba podotknúť, že sčítanie planét ani zďaleka nie je úplné.
„Porota ešte nerozhodla.“
Astronómovia
jednoducho nezachytili dostatočný počet takých planét, ako sú
tie v Slnečnej sústave. „Vidieť sústavu, ako je naša, pomocou
existujúcich metód hľadania planét, je veľmi ťažké,“ hovorí
Jim Kasting, planetológ z Pennsylvánskej štátnej univerzity.
„Fakt, že sme dosiaľ neobjavili sústavy podobné našej,
neznamená, že také sústavy nie sú bežné. Znamená to len to,
že nie je jednoduché nájsť ich.“
Objaviť ďalšie planéty veľkosti Saturnu bude vyžadovať čas.
Konkrétne
sú mimo hľadáčika súčasných ďalekohľadov planéty menšie
než Zem. Dokonca ani TESS nebude schopný objaviť planéty vo
veľkosti Zeme na obežných dráhach podobných zemskej v okolí
hviezdy podobnej Slnku.
A
objaviť väčšie planéty, ako sú tie vo vonkajšej Slnečnej
sústave, bude chcieť viac času. Jednou z hlavných techník, ktoré
pri hľadaní planét používajú Kepler i TESS, je napríklad
hľadať nepatrné zatmenia hviezdneho svetla, keď popred hviezdu
prechádza planéta. No keďže planétam so širokými obežnými
dráhami trvá veľmi dlho, kým obídu svoju hviezdu (Saturnu to,
napríklad, trvá dvadsaťdeväť rokov), astronómovia budú musieť
hľadať celé desaťročia, kým takýto tranzit uzrú.
Nechýbajú
však dáta o superzemiach na obežných dráhach menších než
obežná dráha Merkúru – alebo o superzemiach vo všeobecnosti.
„Vieme, že tie sú veľmi bežné,“ vraví Laughlin.
Astronómovia taktiež vedia, že plynové obry na obežných dráhach
podobných obežnej dráhe Jupitera bežné nie sú. A Slnko, hoci
nie je ojedinelé, je podobné iba desiatim percentám hviezd v našej
galaxii. Takže aspoň do určitej miery Slnečná sústava predsa
len je čudná.
Samozrejme,
„čudnosť“ je subjektívna. Niektoré odhady hovoria, že až
pätina hviezd podobných Slnku má planetárne sústavy, ako je tá
naša. Percento či dve, to neznie dôležito, ale nezabúdajte, že
galaxia môže mať až stovky miliárd planetárnych sústav. Jedno
percento obsahuje desiatky miliárd ďalších slnečných sústav.
V Mliečnej ceste sa zrejme nachádzajú stovky miliárd planét.
„Bol
by som veľmi prekvapený, ak by bola Slnečná sústava taká
ojedinelá,“ vraví Jack Lissauer, planetológ z Ames Research
Center v NASA v Kalifornii. „Je tam tak veľa hviezd. Hoci by to
bolo iba jedno percento, aj tak to nie je ojedinelosť.“
Či
dokázali iné slnečné sústavy zabezpečiť vznik planéty
podobnej Zemi – ktorá by bola príjemným miestom na život –,
to je otázka, na ktorú máme ešte menej odpovedí. „Existuje
nulová evidencia, že prostredia podobné Zemi sú bežné,“ tvrdí
Laughlin. „Nemáme žiadne dôkazy, že život je bežný.“
Z
pohľadu niektorých však vysoké čísla zvyšujú i nádej pre
„dvojča“ Zeme. „Myslím, že sú také planéty,“ hovorí
Lissauer. „Sú planéty, na ktorých by život, ak by tam dokázal
vzniknúť, mohol prekvitať.“
Pre nás známejší svet.
Kasting
je tiež optimistický. „Myslím, že naša Slnečná sústava nie
je jedinečná,“ vraví. „Pravdepodobne existujú ďalšie
planetárne sústavy, ktoré nie sú veľmi odlišné. Ale,
samozrejme, zatiaľ to nevieme – práve preto potrebujeme stavať
teleskopy a uskutočňovať pozorovania.“
A
namiesto čohosi čudného možno jedného dňa uzrieme voľačo
známe.
Komentáre