Vzhůru ke hvězdám: Astronomové hledají náhradní Zemi. Stačí málo, aby se ta současná stala neobyvatelnou
Lidí přibývá jako much, jaderných zbraní a diktátorů, kteří si s nimi zahrávají, je tu také dost, zatímco zdroje ubývají – a aby toho nebylo málo, i trefa asteroidem by stačila, aby příběh jménem civilizace vzal za své. Jedna z nadějí pro lidstvo je osidlování jiných světů. Proto se vědci zamýšlejí nejen nad tím, jak je hledat, ale i jak se tam dostat.
Udělat z lidstva kosmický druh, aby se zabránilo jeho vyhynutí, chce Elon Musk. Tato utkvělá myšlenka ho dohnala až k vývoji opakovaně použitelných raket. Musk vidí šanci vytvořit novou Zemi z Marsu, ale přiznejme si, že tahle malá, na kost zmrzlá pouštní planeta s řídkou, nedýchatelnou atmosférou není žádné terno.
Podobně uvažoval i slavný fyzik Stephen Hawking, když řekl, že přežití lidstva závisí na jeho schopnosti najít si nový domov jinde ve vesmíru. Ale Mars mu z tohoto hlediska nepřipadal zajímavý: „Nenalezneme nikde něco tak pěkného, jako je Země, dokud se nevydáme do jiného slunečního systému.“
K téhle myšlence se Hawking opakovaně vracel. Roku 2006 při slavnostním přebíraní Copleyho medaile Královské společnosti (nejvyšší britské ceny za vědu) uvedl: „Dříve či později nás katastrofy jako kolize s nějakým asteroidem nebo nukleární válka všechny zahubí. Ale pokud se rozšíříme do vesmíru a vybudujeme nezávislé kolonie, bude naše budoucnost jistá. Ve sluneční soustavě neexistuje místo podobné Zemi, takže bychom se museli vydat k jiné hvězdě.“
Na první pohled to dává smysl: v prakticky nekonečném množství planetárních systémů jiných hvězd musí být i světy podobné Zemi. Háček je v tom, že se nacházejí daleko. Tak daleko, že máme problém nejen se k nim dostat, ale dokonce je i jen najít.
Nejbližší hvězdný ostrov
Sci-fi Avatar režiséra Jamese Camerona viděl asi každý, koneckonců je to druhý komerčně nejúspěšnější film všech dob. Konflikt mezi hrabivými pozemšťany a jakýmisi modrými bytostmi žijícími v souladu s přírodou se odehrává na planetě Pandora v systému Alfa Centauri. Pandoru i její obyvatele si Cameron sice vymyslel, ale Alfa Centauri existuje. A nejen to: jde o systém tří hvězd, které jsou nejblíže Zemi, takže jestli se někdy lidé nebo jejich stroje vypraví za hranice sluneční soustavy, bude to právě sem. Tím spíš, když už víme, že planety tu existují a nejde vyloučit, že některé by podobné Zemi být mohly.
Tato trojice hvězd (Alfa Centauri A, Alfa Centauri B a Proxima Centauri, někdy označovaná jako Alfa Centauri C) obíhá kolem společného těžiště (přesnější je říci, že jejich pohyb je gravitačně svázaný), přičemž momentálně nejblíže Zemi se nachází Proxima. Dělí ji od nás vzdálenost 4,2 světelného roku, což na první pohled nevypadá jako velké číslo, ale převedeno na kilometry už je to horší: jde o přibližně 40 biliónů kilometrů. Dnešní sondy by tam letěly okolo 32 000 let. A to je přibližně čas, který nás dělí od doby, kdy vyhynuli neandertálci.
Takže tudy cesta zjevně nevede. Ale vymyslet něco lepšího by nejspíš stálo za to, protože Proxima má mezi svými oběžnicemi i planetu velikosti Země (má hmotnost jako 1,3 Země) v obyvatelné zóně, což znamená, že na povrchu teoreticky může být kapalná voda.
Bohové ze Siria
Kazí to skutečnost, že Proxima je takzvaný červený trpaslík (je pouze o polovinu větší než Jupiter), takže se našemu Slunci nepodobá. Vydává jen slabé záření a své okolí obšťastňuje častými erupcemi, přičemž zmíněná planeta obíhá tak blízko, že rok je tu dlouhý 11,2 dne. Planeta navíc s velkou pravděpodobností přivrací ke svému slunci stále jen jednu stranu, kde bude asi dost horko, zatímco na opačné vládne téměř kosmický mráz. Modrou krasavici přivádějící pozemské návštěvníky k ekologickému myšlení tu tedy potkáte stěží – a asi ani nic, co by se byť jen vzdáleně podobalo životu na Zemi.
Ale Alfa Centauri A a B jsou hvězdy stejného typu jako Slunce (A má 110 procent hmotnosti Slunce, zatímco B 90 procent) s podobnou aktivitou. Mohla by tam být i Cameronova Pandora?
Najít u tak velkých a jasných hvězd planety velikosti Země je mnohem obtížnější než u malé Proximy, přesto pozorování naznačují, že přinejmenším kolem Alfy Centauri A něco obíhá. Víc toho zjistit současné prostředky zatím nedovolují.
Další relativně blízkou hvězdou je Barnard’s Star (Barnardova šipka) ve vzdálenosti 5,95 světelného roku. Stejně jako Proxima je i ona neklidný červený trpaslík. Takže i když u ní vědci nevylučují přítomnost terestrických planet, na pohodovou druhou Zemi to také moc nevypadá. Totéž platí o hvězdě Wolf 359, jež je od nás 7,8 světelného roku, a Lalande 21165 ve vzdálenosti 8,29 světelného roku.
Mnohem zajímavější je Sirius, vzdálený 8,6 světelného roku – a nejen proto, že jde o nejbližší, prostým okem viditelnou hvězdu, kterou můžeme spatřit i v Evropě. Ve skutečnosti jde o dvojhvězdu, jejíž složka A je dvakrát větší než Slunce. Složka B je sice velká jen jako Země, ale má hmotnost našeho Slunce a je také velmi jasná. Sirius hraje pozoruhodnou roli v mytologiích mnoha starých kultur: pocházel odtud například bůh Anup, který ve faraónském Egyptě střežil pohřebiště. Ze Siria na Zemi dorazil také kosmický poutník Nommo, jenž přinesl vědění malijskému kmeni Dogonů. Zdánlivě báchorka – ale jak mohli Dogoni vědět, že Sirius je dvojhvězda, dřív než evropští astronomové?
Drahé soví oko
Na přístrojích, které by o planetách blízkých hvězd zjistily víc, už se pracuje. Koncem 90. let minulého století přišla astronomická organizace Evropská jižní observatoř European Southern Observatory (ESO) s myšlenkou gigantického pozemního teleskopu, jehož primární zrcadlo by mělo neuvěřitelný průměr 100 metrů. Projekt se jmenoval OWL, což nikoliv nepřípadně evokuje anglický výraz pro sovu, která má vynikající noční vidění, ale oficiálně to znamenalo Owelhelmingly Large Telescope. Bylo by jím možné studovat planety velikosti Země u několika desítek nejbližších hvězd, včetně spektroskopického zkoumání jejich atmosfér.
Brzy se ale ukázalo, že takový astronomický přístroj by vyžadoval i astronomické investice – a ty chyběly. ESO tedy slevila ze stometrového průměru zrcadla na 39,3 metru a zvolila poněkud méně bombastický název ELT (Extremely Large Telescope). I tak po jeho uvedení do provozu půjde o největší přístroj svého druhu. Jedním z jeho hlavních úkolů bude zkoumat planety podobné Zemi včetně složení jejich atmosfér. U nejbližších hvězd se dokonce pokusí o jejich přímé zobrazení.
ELT roste v poušti Atacama na území severního Chile v nadmořské výšce přes tři kilometry. Protože vyrobit jedno bezmála čtyřicetimetrové zrcadlo s dostatečnou přesností by bylo nesmírně obtížné, skládá se ze 798 šestiúhelníkových segmentů. Každý je opatřen sadou přesných senzorů a polohovacích prvků, které udržují správný tvar zrcadla bez ohledu na změny teploty, vibrace a další rušivé faktory. Dalekohled je také vybaven adaptivní optikou vyrovnávající turbulence a chvění vzduchu, jež rozostřují obraz.
Hrubá stavba budovy ELT se blíží k dokončení, poté začne montáž přístrojového vybavení. Takzvané první světlo (první optický test přístroje) se předpokládá v roce 2028.
Domorodci proti teleskopu
Ve stadiu stavby jsou i další velké teleskopy, které bude možné použít pro zkoumání planet jiných hvězd. Na prvním místě je to Giant Magellan Telescope (GMT), jejž stavějí Spojené státy také na náhorní rovině Atacama. Bude mít primární zrcadlo o průměru 25,4 metru (rovněž složené z několika segmentů). Dokončení se předpokládá na přelomu let 2029 a 2030.
Do hry se chystá vstoupit ještě teleskop Thirty Meter Telescope (TMT), který – jak prozrazuje už jeho jméno – má mít primární zrcadlo o průměru třicet metrů. Staví se od roku 2014 na vrcholu havajské sopky Mauna Kea, ale projekt je opakovaně napadán zástupci původních obyvatel ostrova a ekologických organizací. Jeho další osud je proto nejasný.
Lepší podmínky pro hledání nových světů než vysoké hory poskytuje vesmír. Má to ale zase jiný háček: neexistuje možnost, jak tam za přijatelnou cenu vynést srovnatelné velké teleskopy, jako jsou ty pozemské.
Momentálně největším takovým zařízením ve vesmíru je James Webb Space Telescope (JWST). Jeho primární zrcadlo má průměr 6,5 metru. Skládá se z 18 menších šestiúhelníkových dílů podobných buňkám včelích pláství. Každý je vyrobený z pozlaceného beryllia a váží dvacet kilogramů. V dalekohledu jsou umístěné pohyblivě, takže jde během mise ze Země měnit optické parametry zrcadla. JWST je zkonstruovaný pro pozorování v infračervené části spektra, která je pro pozemní teleskopy nedostupná, protože ji pohlcuje atmosféra. Je to výhoda i pro studium exoplanet, jež jsou sice přezářené viditelným světlem své hvězdy, ale vyzařují energii v infračervené oblasti, což o nich může ledacos prozradit.
JWST odstartoval 25. prosince 2021 a už má na svém kontě několik objevů exoplanet. Ale většinou jde o plynné obry, zatímco v oblasti terestrických planet v obyvatelné zóně hvězd podobných Slunci jsou jeho možnosti omezené.
Zlomem v hledání nové Země měl být kosmický teleskop s výmluvným názvem Terrestrial Planet Finder (TPF). V původní verzi mělo jít o několik propojených kosmických dalekohledů, které by dokázaly planety podobné Zemi u nejbližších hvězd spatřit přímo. Kvůli nedostatku peněz byl ale projekt osekán a nakonec v roce 2011 úplně zrušen.
Generační loď
I když vážné kandidáty na novou Zemi najdeme, zdálky nezjistíme, co je na jejich povrchu. Jenže jak se tam dostat? Pro hrdiny sci-fi je to sice snadnější, než když skutečný smrtelník vyrazí po dálnici z Prahy do Brna, ale fyzikální zákony jsou bohužel neúprosné. Z Einsteinovy teorie relativity totiž (zjednodušeně řečeno) vyplývá, že když se rychlost tělesa blíží rychlosti světla, jeho hmotnost dramaticky roste. Urychlování mezihvězdné lodi na takové rychlosti (stejně jako její brzdění před cílem) by proto vyžadovalo nepředstavitelné množství energie. Jinými slovy: podle dnešních znalostí je plavidlo pohybující se relativistickými rychlostmi nerealizovatelné.
Nezbývá tedy než se spokojit s nižšími rychlostmi, do nichž nám pan Einstein nemůže mluvit. Taková cesta ale bude trvat hodně dlouho. Je tu tedy riziko, že buď se během ní objeví nové metody, pozdější průzkumníci ty první předběhnou a astronomické náklady přijdou vniveč. Anebo – ještě hůř – po dosažení cíle už nebude nikdo, koho by to zajímalo...
V 70. letech minulého století vypracovala Britská meziplanetární společnost studii sondy Daedalus, která by letěla k Barnardově šipce. Díky sérii řízených termojaderných reakcí by dosáhla cíle za 50 let a tam by vypustila automatické sondy. Studii od té doby rozvíjejí další organizace, je tu ale problém: termojadernou fúzi se dodnes nepodařilo zkrotit ani na Zemi.
Blíž k realitě měl projekt Longshot z 80. let, jenž počítal s běžnými jadernými reakcemi. Loď by dosáhla systému Alfa Centauri za 100 let. I v tomto případě by muselo jít o obrovské plavidlo kvůli zásobě pohonných hmot, ale projekt by si vystačil s dnes známými technologiemi.
V dubnu 2016 představil fyzik Yuri Milner v New Yorku projekt Starshot, budící pozornost už jmény, která za ním stála: fyzik Stephen Hawking, zakladatel Facebooku Mark Zuckerberg a další. Projekt spočíval ve vývoji velkého množství miniaturních kosmických sond StarChip. Každá by místo vlastního pohonu měla plachtu, do níž by se opíralo světlo supervýkonného laseru umístěného poblíž Země. K realizaci by mohlo dojít v 50. letech tohoto století, do oblasti Proximy Centauri by flotila tisíce mikrosond doletěla za 20 až 30 let.
Ale pro dopravu lidí laser nestačí. Zatím jedinou možnost, jež není pouhou sci-fi, je takzvaná generační loď. Obří plavidlo by představovalo pozemský ekosystém v malém, v němž by jeho obyvatelé mohli trávit plnohodnotný život. K cíli by ovšem dorazili až vzdálení potomci lidí, kteří opouštěli Zemi.
Takovému plavidlu by stačil jakýkoliv dnes známý pohon, protože na rychlosti v podstatě nezáleží. Nemuselo by jít o umělou konstrukci, ale šlo by využít některý asteroid. Astronauti by žili v jeho útrobách a během cesty by rozšiřovali svůj prostor podle potřeb kolonie a využívali získané hmoty jako stavebního materiálu i jako zdroje energie. Generace, jež dorazí k cíli, prozkoumá hvězdný systém, v případě vhodných podmínek vysadí na některé z planet kolonisty a pokračuje v letu k další hvězdě. Lidstvo by tak v průběhu miliónů let mohlo osídlit celou Mléčnou dráhu...
