Vesmír je obrovský. Je větší, než si vůbec kdy dovedeme představit. Proto při pohledu na noční oblohu každého zajisté napadnou otázky: Jsme tady sami? U kolika hvězd je život, nebo dokonce rozvinutá civilizace? Odpověděli by na naše volání?

Zvětšit obrázek

Vzhledem k počtu galaxií a hvězd v nich jich přece musí být obrovské množství životodárných planet a úměrně tomu mnoho vyspělých civilizací. Je jen otázka času, kdy nějaký inteligentní život objevíme. Poslední astronomické objevy extrasolárních planet, počítačové simulace gravitačního chování při formování planetárních systémů a další vědecké poznatky ovšem naznačují, že život ve vesmíru nebude až tak rozšířený, jak se předpokládalo, ale bude to spíše velmi, velmi, velmi vzácný jev a inteligentní život pravděpodobně téměř, ne-li úplně jedinečný.

Od padesátých let minulého století obrovsky vzrostl zájem o mimozemské civilizace a objevilo se mnoho snah o kontakt s nimi. V roce 1960 F. Drakea napadlo, že podobně vyspělé či vyspělejší civilizace využívají rádiového přenosu dat, ať již pro svoji vnitřní komunikaci či o cílený záměr kontaktu s jinou civilizací našeho typu. Svou představu formuloval do rovnice, podle které odhadoval množství civilizací schopných v daném okamžiku kontaktu. To byl počátek pasivního hledání mimozemských civilizací a také počátek SETI (Search Extraterrestrial Intelligence). Pomocí distribuovaných výpočtů se dnes každý do takového hledání může zapojit viz www.boinc.cz . Přes veškerou snahu je ale dosud výsledek negativní.

Podívejme se nyní blíže na důvody, proč je pravděpodobnost takového kontaktu asi mnohem menší než uvažoval Drake a než vůbec je všeobecně přijímaná představa. Předpokládejme inteligentní bytosti založené na podobném základě, jako jsme my, protože s jinou inteligencí bychom si pravděpodobně asi neměli ani o čem povídat, pro naše fyzikální a časové odlišnosti.
 

Elementární předpoklady vzniku, existence a vývoje vyššího života
 

Hmotný základ
Na počátku existence vesmíru existoval prakticky pouze vodík. Další prvky, jež podmiňují vznik života, se objevily až po době první respektive druhé generace hvězd, které díky své hmotnosti explodovaly jako supernovy a vyvrhly do prostoru všechny známé prvky, včetně těch s vyšším protonovým číslem než má železo. Naše slunce existuje přibližně 4,5 miliardy let a je pravděpodobně z třetí generace těchto hvězd. Vesmír je podle posledních poznatků starý asi 13,7 miliard let. Vznik a existence života během první, ale i druhé generace hvězd je tedy velmi nepravděpodobný, protože ještě neexistoval vhodný hmotný základ v dostatečné koncentraci.
Máme-li vhodné hmotné složení, podmínky nutné pro vznik a existenci života jsou stále velmi přísné. V zásadě můžeme vynechat ve vesmíru velmi chladné a velmi teplé oblasti. Tepelný pohyb atomů musí totiž být dostatečný ke vzniku a změnám chemických vazeb a zároveň nesmí být takové teplo, které jejich existenci u těch prvků, kde si vznik složitých struktur umíme představit, prakticky znemožňuje. Takovéto podmínky můžeme hledat pouze u planet nebo měsíců planet v příznivé vzdálenosti od zdroje energie, v tak zvané ekosféře. Aby měl život čas k vývoji, je nezbytná dlouhodobá stabilita příznivých podmínek bez periodických výkyvů, které by pravděpodobně vznikající život zahubily. Hvězdy a planety, kde by mohl vyšší život vzniknout a udržet se, musí splňovat určitá kritéria.
 

Osamocená hvězda

Zvětšit obrázek

Hvězda, kde můžeme hledat planety v ekosféře musí být osamocenou, nikoliv vícenásobnou. U osamocené hvězdy jsou možné poměrně stabilní oběžné dráhy a tím i zajištěný možný dlouhodobý pobyt v ekosféře.

Planety u dvou a vícečetných složených systémů mohou mít sice vzácně stabilní oběžnou dráhu, ale ani tato skutečnost nezaručuje dostatečně dlouhodobý pobyt planety pozemského typu v ekosféře, aby se mohl vyvinout a existovat na nich vyšší život.
 

Velikost hvězdy a spektrální typ
Hvězdy nad 1,5 násobku hmotnosti našeho slunce mají příliš krátké období stabilní svítivosti, než aby se mohl vyvinout život. Hvězdy o hmotnosti menší než 0,7 násobku hmotnosti slunce mají zase okolo sebe příliš malý prostor, kde by mohly existovat vhodné podmínky pro život - ekosféru. Obě hranice hmotností pak souvisí i s nevhodným spektrálním typem hvězdy. Velikost našeho slunce je optimální.
 

Stabilita hvězdy
Další důležitou podmínkou je stabilita hvězdy a to z dlouhodobého i krátkodobého hlediska. Většina nestabilit je provázena vyzařováním záření, které by vznikající a existující život spolehlivě zničilo. Dá se říci, že přijatelnou změnou ve svítivosti je maximálně 1% změna. Naše slunce krátkodobě kolísá v rozmezí do 0,1% a dlouhodobě do 0.5% svítivosti a již tyto změny prokazatelně v minulosti silně ovlivňovaly životní podmínky na Zemi.
 

Umístění hvězdy
Umístění hvězdy ve vztahu k mateřské galaxii v odlehlé oblasti spirálního ramene je také sice opomíjenou, ale o to důležitější podmínkou pro vznik a udržení života. Centrální oblasti galaxie jsou gravitačně nestálé, obsahují velké množství mezihvězdné hmoty, která neustále spolu koliduje gravitačně a fyzicky a hlavně okolí středu galaxie je neustále ozařováno energeticky velmi bohatým elektromagnetickým zářením, které případnou existenci života téměř vylučuje.
 

Trocha štěstí v mezihvězdné loterii
Každý den je na obloze zaznamenán alespoň jeden velmi silný gama záblesk z hroutící se supernovy. Tento záblesk je sice úzce směrový, ale spolehlivě vysterilizuje své vesmírné okolí. Prozatím naše Země vyhrává ve vesmírné loterii a nezbývá než doufat, že to ještě chvíli vydrží, ikdyž v naší nedávné vesmírné minulosti jsme takovéto katastrofě unikli pouze o vlásek.
 

Vznik a formování planetárního systému
V poslední době bylo objeveno větší množství exoplanet, téměř všechny jsou ale velikostí srovnatelné s Jupiterem nebo větší. Panuje představa, že nalezené exoplanety jsou mnohem hmotnější než Jupiter právě pro jejich snazší detekci. To je zajisté pravda, ale je to skutečně jediná závislost? Podmínky nutné pro formování planetárního systému totiž určují, jaký vlastně planetární systém bude a bude-li vůbec stabilní, respektive umožní-li vzniknout místům s vhodnými podmínkami pro vznik a rozvoj života.
 

Příliš mnoho hmoty

Upsilon Andromedae – hvězda s pravděpodobně třemi velkými planetami

Příliš mnoho hmoty při formování planetárního systému vede k vytvoření vnitřní oblasti malých planet zemského typu a vnější oblasti plynných obrů. Na množství hmoty pak závisí, kolik a jakých planet se zformuje. Je-li ale plynných obrů více než 2 nebo jsou-li příliš velcí a rozdílní, dojde podle počítačových simulací k postupnému rozpadu takového systému. Názorný příklad je systém obsahující tři nové planety typu Jupitera. Po určité době dojde vlivem gravitačních interakcí ke vzniku systému sestávajícího se z jednoho obra na dlouhé excentrické dráze, střední obr je z takovéhoto systému vystřelen do mezihvězdného prostoru, respektive je pohlcen mateřskou hvězdou a třetí obr zůstane na nízké excentrické dráze po pohlcení vnitřních planet.

Málo hmoty
Je-li hmoty méně, než pro vznik alespoň jednoho plynného obra, dojde k formování pouze vnitřních planet třebas i pozemského typu. Tyto jsou ale trvale bombardovány kosmickým smetím, které nyní nezachytí žádná vnější a silnější gravitační studna a vznik vyššího, potažmo inteligentního života je na takovémto místě prakticky nemožný. Pravděpodobnost střetu planety s velkým tělesem, které by prakticky zničilo veškerý život by vzrostla asi 1000x oproti Zemi a prakticky každých 60000 let by byl případný vznikající život zahuben.
 

Hmoty musí být tak akorát, ale ještě není vyhráno
Je-li hmoty tak akorát a vytvoří-li se pouze jeden až dva plynní obři podobné velikosti. Pokud mají téměř kruhové dráhy, je takovýto systém stabilní, přičemž jejich existence poskytuje dobrou ochranu vnitřním planetám před vnějším bombardováním. Je-li však v planetárním prostoru při formování planet stálý přebytek protoplynu, dojde postupně podle počítačových simulací k postupnému přiblížení alespoň jednoho obra k mateřské hvězdě a k pohlcení vnitřních planet, nakonec zůstane obíhat na rychlé nízké dráze pouze on a ve finále ho spolkne mateřská hvězda. 4-8 % hvězd v naší galaxii se vyznačuje drobnými odchylkami. Vyzařují více infračerveného světla, rychleji rotují a jejich spektrum je znečištěno lithiem. Tato na první pohled vcelku banální zvláštnost však právě znamená, že takové hvězdy v minulosti spolkly právě takovou planetu. Aby k tomuto scénáři nedošlo, musí v určité době po zformování planet nastat v blízkém okolí menší vesmírná exploze, nebo se planetární systém musí přiblížit k intenzivnímu záření jiných hvězd, které zabezpečí „odfouknutí“ přebytečného plynu a tím tento systém zastabilizuje.
 

Ekosféra
Správná vzdálenost planety - kandidátky na život, od hvězdy je další nezbytná podmínka. Pásmo, které umožní existenci podmínek vhodných pro život je poměrně úzké. Příliš velká blízkost mateřské hvězdě způsobí přehřátí (Venuše). Vzdálenost za ekosférou zase nedává kvůli nedostatku energie životu šanci k jeho rozvinutí. Oběžná dráha planety nesmí být excentrická, protože přílišné střídání podmínek by neumožňovalo vznik vyššího života. To je také důvod, proč by život neměl moc šancí u vícečetných hvězd. Ikdyby byla oběžná dráha takovéto planety stabilní, její pobyt v ekosféře by byl vždy jen návštěvou.
 

Hmotnost životodárné planety
Správná hmotnost a atomární složení planety je neopominutelná podmínka a to nejen vzhledem k její velikosti, ale hlavně ve vztahu k atmosféře, která je pro úspěšný život nezbytná. Je-li totiž gravitace vyšší, je atmosféra sice hustší, ale také mnohem tenčí a díky tomu i mnohem míň chrání případný vznikající život. Nedostatečná gravitace zase způsobí únik atmosféry a posléze i vody do vesmíru a tedy ztrátu vhodných podmínek pro život v podstatně kratší době, než by ten se stačil rozvinout (Mars).
 

Správné načasování, srážky a měsíc.
Na první pohled je nadpis zmatený, ale není tomu tak. Planeta, která by byla vhodná pro život potřebuje vodu. Tu ovšem musí přinést komety a materiál dopadající na její povrch. Na zemi se objevila voda ze srážek s okolní hmotou při formování planety. Toto je ovšem žádoucí pouze po určitou dobu. Pak jsou naopak srážky s kosmickými tělesy spíše negativní. V tomto ohledu hraje důležitou úlohu měsíc, který svou existencí zastabilizuje oběžnou dráhu včetně sklonu rotace planety a dokáže ji ochránit od mnohých kosmických srážek. Pravděpodobnost jeho vzniku, velikost a jeho existence a časové posloupnosti všech těchto kroků je sama o sobě extrémně nízká. V případě jeho neexistence opět nemohou existovat po dostatečně dlouhou dobu stabilní podmínky, nutné pro vývoj vyššího života, nebo jeho šance se vyvinout je mnohem menší.
 

Magnetické pole
Existence silného magnetického pole okolo planety, kandidující na titul nositelky života je nezbytná. V dobách nízké sluneční aktivity se zdá být toto magnetické pole zbytečným, jiná situace však nastane, setká-li se planeta s částicemi slunečního větru. Magnetické pole je dokáže víceméně efektivně odklonit a uchránit případný vznikající život před zničením.

Každá ze zmiňovaných skutečností a podmínek je nutná pro vznik a existenci inteligentního života na základech, tak jak ho známe. Některé tyto podmínky sice můžeme trochu „změkčit“ a nelze je chápat absolutně, ale jejich absence posouvá pravděpodobnost vzniku a vývoje života v těchto místech do oblastí ještě nepravděpodobnějších. Důvody které vedly k jejich formulaci není možné zcela ignorovat. Vypadá to, že inteligentní život bude pravděpodobně ve vesmíru naprostý unikát a pozorované skutečnosti zatím dávají tomuto tvrzení za pravdu. Jediný známý úspěšný model planetárního systému, který je stabilní a principielně nezahubí jakýkoliv možný zárodek života je systém vnitřních planet se dvěma vnějšími plynnými obry obdobné velikosti. Nedivme se, že právě na takovém místě ve vesmíru žijeme.
 

Dovětek
V případě, že život je opravdu na každém kameni ve vesmíru, uvedené poznatky a teorie jsou mylné a je pouze náhoda, že jsme ještě jinou civilizaci nenašli, vtírá se mi neodbytně mrazivá myšlenka:

Neměli bychom raději mlčet a dělat, že tu nejsme?

Zdroje:
http://www.boinc.cz/view.php?cisloclanku=2004101102
http://online.itp.ucsb.edu/online/planetf04/ida/pdf/Ida.pdf
http://msc.caltech.edu/conferences/2005/disks05/Invited_Talks/ida.pdf
http://cfa-www.harvard.edu/sao-home.html
http://www.petrasek.info/
http://exoplanets.org/nyt16apr99frame.html
http://www.svetvedy.cz/zobraz_clanek.php?id=443
http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/f_w49b.html
http://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/LineweaverGrether03.pdf
http://www.aldebaran.cz/bulletin/2003_11_exo.html
http://dsc.discovery.com/convergence/amazingspace/reports/worlds.html