Země hledá druhou Zemi

Hledání mimozemského života donedávna mělo příchuť pouťové senzace a vědci, kteří se na tuto cestu vydali, riskovali svoji kariéru. To se změnilo po objevu první exoplanety. Ještě v poslední třetině 20. století převládaly obavy, že sluneční soustava je v galaxii Mléčné dráhy výjimkou, nyní se ukazuje, že planet je všude dost a že E. T. režiséra Stevena Spielberga skutečně může mít domov.

A co více, může ho mít téměř za humny. Pozorování pomocí Hubbleova teleskopu, s nímž odborníci včetně Didiera Qeloze, jednoho z objevitelů vůbec prvního světa u cizího slunce, právě seznámili veřejnost, naznačují, že tělesa zemské velikosti zřejmě existují u trojité soustavy nejbližších hvězd Alfa Centauri. Vyprahlé a bez života, nicméně mnozí doufají, že se tam v několika příštích letech ještě ukáže planeta podobná naší Zemi.

Přestože jde o místo, kam i světlo letí více než čtyři roky a sondě Voyager by to tam trvalo 75 tisíc let, může jít o velký krok vpřed při oživení zájmu o průzkum vesmíru a kosmické lety. Obojí, i když je po světové recesi v roce 2008 postihly bolestivé škrty, se přece jen znovu rozbíhá. NASA testuje kabinu a dokončuje nosič pro let na Měsíc. Za tři roky by měl být za devět miliard dolarů vypuštěn víceúčelový vesmírný delekohled JWST, který má být mnohokrát citlivější než dosluhující Hubble. A kanadskoamerický průmyslník Elon Musk ladí raketu Falcon, jejíž zdokonalená verze by jednou měla zamířit k Marsu, protože tento vizionář se chce na rudé planetě dožít lidské kolonie.

Hledání svatého grálu

Teď ale jde o něco, co jednou může přerůst ve výzkumné projekty za biliony dolarů, v mezihvězdné lety. Na začátku toho všeho je skutečně prostřední hvězda z uvedené trojice, Alfa Centauri B, která je o málo menší než naše Slunce. A vědecký spor. V její těsné blízkosti totiž evropští astronomové před třemi lety objevili na tisíc stupňů rozpálenou exoplanetu. Později její existenci zpochybnili američtí experti. Hubbleův teleskop měl spor vyřešit, místo toho našel stopu po další planetě obíhající o kousek dále. Protože však použil jinou pozorovací metodu, je docela možné, že tam existují planety obě. Vzhledem k tomu, že v jiných částech vesmíru byly odhaleny planetární soustavy složené i ze šesti či sedmi těles, lze předpokládat, že se v dohledné době podaří odhalit takovou početnou soustavu také u Alfy Centauri B. Vědce by samozřejmě nejvíce potěšilo, kdyby tam na vzdálenější dráze obíhala "druhá Země".

Ta je svatým grálem současné astronomie. Exoplanety se sice daří pozorovat už 20 let a v seznamech jich je zapsáno několik tisíc. Převažují mezi nimi buď obří plynné planety, jako je náš Jupiter, které nemají pevný povrch, nebo horká menší tělesa nedaleko menších hvězd. Ta totiž jsou současnou technikou snáze pozorovatelná. Menší planety kroužící kolem mateřských hvězd ve zhruba stejné vzdálenosti jako Země od Slunce se zatím daří objevovat jen výjimečně.

Přitom podmínky pro život - přijatelná teplota, kapalná voda, povrch s vulkány, složení atmosféry či přijatelná gravitace - mohou být podle mínění astrobiologů jen na planetách podobných té naší. Příliš malá tělesa jako Mars neudrží ovzduší. Ta, která dostávají příliš mnoho světla, budou přehřátá jako Venuše. A velká, i když jen několikanásobně těžší než Země, zase obaluje hustá a dusivá atmosféra.

Přesto nemusí jít o přesnou kopii Země a ani Alfa Centauri není jedinou nadějí. Astronomové objevili i skupinu tak zvaných superzemí u Tau Ceti. Jedna z nich, asi šestkrát hmotnější než naše Země, obíhá v ekosféře (v takové vzdálenosti od hvězdy, kde voda zůstává tekutá), i když na jejím chladném okraji. Experti nicméně doufají, že nedostatek záření může nahradit skleníkový efekt mohutné atmosféry. Na počítačích již modelují, jak vlastně může vypadat povrch planety, na němž by s ohledem na chemické složení mateřské hvězdy měl místo pozemského křemíku převažovat hořčík.

S dalekohledem do vesmíru

Planety dráždící pozornost vědců a stále početnější internetové komunity byly objeveny rovněž u dalších blízkých hvězd. Opět jde o superzemě, které podle současných teoretických znalostí pokrývají hluboké vodní oceány, nebo obdoby Neptunů a Jupiterů, kde převažuje vodík a helium či led a metan.

Hledání nových světů se v dohledné době usnadní. Astronomové využijí novou generaci pozemských optických přístrojů. Například nový spektrograf Espresso namontovaný na zatím největší pozemský teleskop v chilských Andách by na samých hranicích možností měl být schopen zaznamenat "zemské" planety u hvězd srovnatelných s naším Sluncem, tedy právě i u Alfy Centauri. Za několik let, až se uvede do provozu ještě větší teleskop EELT, by něco takového již nemělo představovat problém a půjde odhalovat rovněž menší tělesa.

Pro podrobnější informace se však bude nutné vydat do vesmíru. Kosmické teleskopy a interferometry by takové planety dokázaly nejen zaznamenat, ale umožní analyzovat složení jejich atmosfér, což může mnohé naznačit o tamních podmínkách pro život. Podle nových studií by velká zařízení uměla na základě spektrální analýzy zaznamenat i rozsáhlejší vegetaci podobnou například pralesům či savanám.

Současný objev planety u Alfy Centauri se tak může stát argumentem proti dalším odkladům při vypuštění vesmírného dalekohledu nové generace. Tedy zmíněného JWST - James Webb Space Telescope -, na němž léta pracují firmy Northrop Grumman a Ball Aerospace. Přístroj má zastoupit astronomy toužebně očekávaný speciální kosmický "hledač planet", jehož vývoj americká agentura NASA před čtyřmi lety po velkých diskusích zastavila pro nedostatek peněz.

Od platiny k umělé inteligenci

Ředitel pražského planetária Marcel Grün varuje před přílišným optimismem a soudí, že více peněz na čistý výzkum jen tak nepřijde, protože u vesmírných programů má přednost to, co alespoň nepřímo souvisí se zbrojením. Přesto by podle něho nalezení druhé Země mohlo být vítanou vzpruhou.

"Nejen v případě Alfy Centauri, ale kdekoli, pokud najdeme v ekosféře hvězdy nějaké planety s život podporujícími podmínkami, to rozjitří vědeckou komunitu a bude se uvažovat o dalších krocích výzkumu. U blízkých hvězd připadá v úvahu i diskuse o expedici. O cestě sond do okolí takových hvězd se již mluví a je jasné, že pak by nešlo jen o debaty ve vědeckých kruzích," řekl před časem Ekonomu.

Mezihvězdné cesty by mohly usnadnit investice bohatých nadšenců. Už dnes existuje řada miliardářů, kteří jsou do vesmírných letů ochotni vložit ohromné prostředky. Zatímco společnosti jako Virgin Galactic Richarda Bransona sní o výletech kolem Země, první vesmírný turista Denis Tito plánuje oblet Marsu. Spoluzakladatel Googlu Larry Page a dřívější důležitá figura v Microsoftu Charles Simonyi se chystají s firmou Planetary Resources na těžbu drahých kovů, například platiny, na asteroidech. A přípravné práce na osídlení Marsu zase finančně podporuje James Cameron, režisér slavného sci-fi filmu Avatar, jehož děj se mimochodem odehrává právě v soustavě Alfa Centauri.

Nejdále - až k blízkým hvězdám - zatím hledí Britská meziplanetární společnost. Úctyhodná instituce, v níž odborníci již ve 30. letech minulého století vypracovali koncept letu na Měsíc, který se dost podobal misi Apollo. Už v 70. letech minulého století zveřejnila plány týmu leteckého inženýra a podnikatele Alana Bonda na padesátitisícitunovou sondu Daedalus. Ta by za bilion dolarů pomocí termonukleárního pohonu na deuterium a helium3 vyslala vědeckou aparaturu k průletu kolem nejbližších hvězd.

Zadání se měnilo, původně měl Daedalus zamířit k Barnardově hvězdě do vzdálenosti šesti světelných let, kde vědci mylně předpokládali planetární soustavu. Později byla sonda "přesměrována" k Alfě Centauri.

Inovací tohoto ambiciózního projektu jsou dnes studie z následného programu Icarus. Ty by po svojí realizaci dopravily na oběžné dráhy planet u Alfy Centauri automatické průzkumníky o váze 150 tun. Což mnohonásobně převyšuje hmotnost sond na Mars či k Jupiteru a Saturnu.

Pro taková zařízení by nebyl problém přistát a poslat o svých objevech na cizích planetách podrobné zprávy. V poměrně krátké době by je mohly řídit superpočítače, v nichž by bylo otištěno (nestárnoucí) vědomí konkrétního člověka. Což je představa jiného ze šéfů společnosti Google Raye Kurzweila. Těžko by se ale odpovídalo na otázku, zda se takové mezihvězdné výpravy člověk zúčastnil, či nikoli.

Letenka od 300 miliard

Nadšenci s excelentním technickým vzděláním před rokem představili čtyři nové projekty letu k Alfě Centauri. Trval by kolem stovky let a kosmická loď by dosáhla maximální rychlosti 15 tisíc kilometrů za vteřinu a letěla by přibližně tisíckrát rychleji než současné rakety.

Podle Roberta Freelanda, hlavního autora projektu automatické kosmické lodi Firefly, by k pohonu posloužilo plazma z deuteriového termonukleárního reaktoru. Tedy vzdálené a notně vylepšené obdoby zařízení, které se pro experimentální účely kvůli budoucí výrobě elektřiny staví v jihofrancouzském Cadarache.

Firefly i s deuteriem, tedy těžkým vodíkem, váží na rýsovacím prkně 18 tisíc tun a konstruktéři optimisticky odhadují její cenu na "pouhých" 300 miliard dolarů vynaložených během 15 let. Což by vlastně spravil každoroční rozpočet agentury NASA, pokud by byl po celou tuto dobu zcela věnován na přípravu expedice. Pro srovnání: orbitální stanice ISS kroužící kolem Země přišla na třetinu této částky. Podobně jako ISS by sonda také vznikala. Z jednotlivých dílů vynesených transportními raketami a raketoplány a jednou třeba i kosmickým výtahem, který by dopravu na oběžnou dráhu výrazně zlevnil. Vcelku nevelké finanční obnosy by si podle Freelanda už po startu vyžadovalo udržování spojení.

Existují i jiné propočty, podle nichž je k mezihvězdným letům a vybudování potřebné infrastruktury třeba alespoň 100 bilionů dolarů, což zatím převyšuje celosvětový objem HDP. To start mezihvězdné sondy odsouvá do 22. století.

Nicméně pochybnosti o technické uskutečnitelnosti těchto misí mizejí. Henry Garrett, odborník z americké Laboratoře tryskových pohonů, instituce, která má hlavní slovo při průzkumu sluneční soustavy, o možnosti cestování do rychlosti desetiny rychlosti světla nepochybuje.

Jak upustit páru

Některé projekty počítají s daleko vyspělejšími technologiemi. K pohonu by se nevyužívala teoreticky už zvládnutá termonukleární fúze, ale anihilace antihmoty. Což by umožnilo buď vyšší rychlost, nebo znásobení nosnosti kosmické lodi, což obojí otevírá cestu k cestám nejen počítačů a robotických průzkumníků, ale - po vyřešení etických záležitostí - geneticky upravených a hybernovaných či zmrazených astronautů.

Antihmota se doposud připravuje v nepatrných množstvích v energeticky náročných urychlovačích, a je proto drahá. Avšak podle optimistů si lze představit zopakování toho, co se stalo v případě tekutého vodíku. Také ten byl před více než 100 lety, kdy se začínalo s jeho průmyslovým využitím, navýsost exotickým materiálem a dnes se jím po stovkách tun plní nádrže současných raket.

Starosti vyvolává inženýrské zvládnutí lákavých možností. Antihmota při dotyku s běžnou hmotou automaticky exploduje, a je tedy nejen drahá, ale i nesmírně nebezpečná. Jinou cestu výzkumu vesmíru nabízejí pokroky v miniaturizaci. Už koncem 80. let minulého století přišlo americké námořnictvo s prestižním projektem Longshot s třísettunovou raketou. Na světě je také představa, že by k Alfě Centauri byl poslán nanoprůzkumník. Takovou sondu by mohly pohánět už odzkoušené iontové motory, pak by ale tato cesta trvala tisíce let. Zajímavější možností je opatřit ji lehoučkými plachtami zachycujícími fotony a hnát ji vpřed obřími lasery.

Jaký však může být praktický smysl těchto náročných projektů? Rozhodně nejde jen o možnost kolonizace nových světů po vzoru Kryštofa Kolumba. Spíše se jedná o nové objevy a technologický růst, bez nichž každá civilizace zakrní. Už americký prezident John Kennedy v květnu 1961 prohlašoval, že důvodem k cestě na Měsíc není - kromě řady jiných věcí - to, že je snad snadná, ale právě skutečnost, že je obtížná.

Navíc by orientace na vesmír umožnila upustit páru z přehřátého kotle světové politiky a přeorientovat, a to vstřícně vůči nejvyspělejšímu průmyslu, část zakázek pro armádu podobným, ale ve výsledku úplně jiným směrem. I Apollo, respektive Saturn V, stavěly přední letecké firmy a zbrojovky.

Jak se hledají exoplanety

Metoda tranzitů

Kamera na vesmírném dalekohledu zachytí pokles jasnosti hvězdy (asi o jednu desetitisícinu). Dochází k němu, pokud se oběžná dráha exoplanety nachází v rovině mezi hvězdou a teleskopem.

Měření radiálních rychlostí

Spektrografy rozborem vlnové délky světla zaznamenají periodické změny rychlosti hvězd vzhledem k Zemi. Toto kolébání je výsledkem změn jejich polohy v důsledku přitažlivosti planet, které kolem nich obíhají. Lépe se objeví tělesa hmotná nebo kroužící v těsné blízkosti své hvězdy.

Přímé pozorování

Zatím vede k cíli výjimečně, protože svítivost hvězd převyšuje jas planet asi desetimiliardkrát. Pokrok by mohla přinést nová generace vesmírných teleskopů.

AUTOR: Josef Pravec