Co potřebuje planeta k udržení života

"Venuše je příliš horká, Mars je příliš chladný a Země je tak akorát," říká planetární vědec Dave Brain. Ale proč? V tomto příjemně vtipném vystoupení odhaluje Brain fascinující vědu, zjišťující co planeta potřebuje, aby mohla hostit život -- a proč je lidstvo možná v pravý čas na pravém místě na časové ose planet schopných udržovat život.

Jsem vážně rád, že jsem tady.

Jsem rád, že jste tady i vy,

protože jinak by to bylo trochu divné.

Jsem rád, že jsme tady my všichni.

A když říkám "tady", tak nemyslím tady.

Ani tady.

Ale tady.

Myslím na Zemi.

A když říkám "my",
nemyslím nás tady v sále,

ale život,

veškerý život na Zemi --

(Smích)

od složitých organismů po jednobuněčné,

od plísně přes houby

až po létající medvídky.

(Smích)

Zajímavé je,

že Země je jediné místo, které známe,
na němž je život,

8,7 milionu druhů.

Hledali jsme jinde,

snad ne tak usilovně,
jak jsme měli či mohli,

ale hledali jsme a nic jsme nenašli,

Země je jediné známé místo,
na němž je život.

Je Země výjimečná?

To je otázka, na kterou si přeji
znát odpověď

už od dětství,

a mám podezření, že 80 procent
publika tady

přemýšlelo o tomtéž a také chtělo
znát odpověď.

Abychom poznali, zda jsou nějaké
planety --

ve sluneční soustavě nebo mimo ni --

které mohou nést život,

prvním krokem je poznat,
co zdejší život vyžaduje.

Ukazuje se, že u všech
těch 8,7 milionů druhů

život potřebuje jen 3 věci.

Na jednu stranu, všechen život na Zemi
potřebuje energii.

Složitý život jako my
získává energii ze slunce,

ale život v hloubi země může
získávat energii

z věcí jako jsou chemické reakce.

Existuje několik různých zdrojů energie

na všech planetách.

Na druhou stranu,

veškerý život potřebuje jídlo nebo výživu.

Tohle vypadá jako náročný požadavek,
obzvláště chcete-li šťavnaté rajčátko.

(Smích)

Nicméně všechen život na Zemi
získává výživu

z pouhých šesti chemických prvků

a tyto prvky lze najít na každé planetě

naší sluneční soustavy.

Takže nám zbývá ta věc uprostřed
jako hlavní překážka,

ta věc, kterou je nejtěžší obstarat.

Ne ten los, ale voda.

(Smích)

Ačkoli los by byl prima.

(Smích)

Nikoli zmrzlá voda, ani voda
v plynném skupenství, ale kapalná voda.

Tohle život potřebuje k přežití,
veškerý život.

A mnohá tělesa sluneční soustavy
kapalnou vodu nemají,

a tak tam nehledáme.

Jiná tělesa sluneční soustavy
možná mají kapalné vody hojnost,

dokonce víc než Země,

ale je uvězněna pod ledovým příkrovem,

a tak je těžko přístupná,
těžko se k ní dostat,

těžko dokonce i jen zjistit,
jestli tam nějaký život je.

Takže zbývá pár těles,
která připadají v úvahu.

Tak si ten problém trochu zjednodušíme.

Omezme se na kapalnou vodu
na povrchu planety.

V naší sluneční soustavě přichází v úvahu
jen tři tělesa,

pokud jde o kapalnou vodu
na povrchu planety,

a podle vzdálenosti od slunce to jsou:
Venuše, Země a Mars.

Je zapotřebí atmosféra,
aby voda byla kapalná.

A atmosféru musíme zvolit pečlivě.

Nesmí jí být příliš mnoho, nesmí být
příliš hustá nebo příliš teplá,

protože potom bude příliš horko,
jako na Venuši,

a kapalnou vodu nedostanete.

Ale pokud je atmosféry příliš málo
a je příliš řídká a příliš studená,

bude to jako na Marsu, příiš chladno.

Takže Venuše je příliš horká,
Mars je příliš chladný

a Země je tak akorát.

Můžete si prohlédnout obrázky za mnou
a hned je jasné,

kde v naší sluneční soustavě
může existovat život.

Je to jako v pohádce o 3 medvědech

a je to tak jednoduché,
že to pochopí i děcko.

Nicméně

bych vám rád připomněl

z té pohádky o třech medvědech dvě věci,
o nichž se asi moc neuvažuje,

ale které jsou podle mě relevantní zde.

Za prvé:

Jestliže je miska mámy medvědice
příliš studená,

když Mášenka vejde do světnice,

znamená to, že byla studená vždycky?

Anebo mohla být někdy dříve
tak akorát?

Čas, kdy Mášenka vejde do světnice,
určuje odpověď,

kterou v příběhu dostaneme.

A stejné je to i s planetami.

Nejsou to statické věci. Mění se.

Mění se. Vyvíjejí se.

A atmosféry dělají totéž.

Dovolte mi uvést příklad.

Tady je má oblíbená fotografie Marsu.

Není to zrovna nejvyšší rozlišení,
není to nejžhavější fotka,

není to ani nejnovější fotka,

ale je to fotka, která ukazuje koryta řek
vyrytá do povrchu planety,

koryta vyrytá tekoucí, kapalnou vodou,

koryta, která se vytvářela stovky,
tisíce, desetitisíce či statisíce let.

To se dnes na Marsu stát nemůže.

Atmosféra na Marsu je dnes
moc řídká a studená na to,

aby zde byla voda stabilně kapalná.

Tato jedna fotka vám prozradí,
že atmosféra Marsu se změnila,

a to zcela zásadně.

A změnila se ze stavu,
který můžeme označit jako obyvatelný,

protože ony tři požadavky
na život zde byly - kdysi dávno.

Kam se poděla ta atmosféra,

která umožnila vodě,
aby byla na povrchu kapalná?

No, jeden názor je, že unikla do vesmíru.

Atmosférické částice získaly dost energie,

aby unikly gravitaci planety,

unikly do vesmíru a už se nikdy nevrátily.

A tohle se děje všem tělesům s atmosférou.

Komety mají chvosty,

které jsou neuvěřitelně názornou
připomínkou úniku atmosféry.

Ale Venuše má také atmosféru,
která časem uniká,

a Mars i Země též.

Je to jen otázka stupně
a otázka míry.

A tak bychom rádi přišli na to,
kolik jí uniklo postupem času,

abychom vysvětlili tento přechod.

Jak atmosféry získávají
energii pro únik?

Jak částice získávají
dost energie na únik?

Jsou dva způsoby, pokud věci
trochu zjednodušíme.

Za prvé: sluneční svit.

Světlo vydávané sluncem může být pohlceno
atmosférickými částicemi

a tyto částice zahřát.

Ano, teď tančím, ale ony --

(Smích)

Probůh, dokonce ani na vlastní svatbě.

(Smích)

Ony získají dost energie na to,
aby unikly a dostaly se

z gravitačního pole planety jen tím,
že se zahřejí.

Druhý způsob, jak můžou získat energii,
je ze slunečního větru.

To jsou částice, hmota, materiál,
vyplivnutý z povrchu slunce

a svištící sluneční soustavou

rychlostí 400 kilometrů za sekundu,

občas rychleji během slunečních bouří,

a řítí se meziplanetárním prostorem

k planetám a jejich atmosférám

a mohou poskytnout energii

atmosférickým částicím, aby unikly také.

Tohle je něco, co mě zajímá,

protože to souvisí s obyvatelností.

Říkal jsem, že v příběhu o třech medvědech
jsou dvě věci,

na které vás chci upozornit
a připomenout vám je,

a ta druhá je trochu rafinovanější.

Jestli je miska táty medvěda příliš horká,

a miska mámy medvědice příliš studená,

neměla by být miska medvíďátka
ještě studenější,

pokud budeme pokračovat takto dál?

Tato skutečnost, již jste přijímali
celý život,

když se nad ní trochu víc zamyslíte,
není možná tak jednoduchá.

A samozřejmě: vzdálenost planety od slunce
určuje její teplotu.

To se musí promítnout do obyvatelnosti.

Ale jsou možná i další věci,
nad nimiž je třeba se zamyslet.

Možná jsou to samotné misky,

které spolurozhodují
o výsledku příběhu,

o tom, co je tak akorát.

Mohl bych vám vyprávět
o mnoha odlišných vlastnostech

těchto tří planet,

jež mohou ovlivnit jejich obyvatelnost,

ale ze sobeckých důvodů,
souvisejících s mým výzkumem,

a protože tu stojím a držím
tohle ovládání, a vy ne --

(Smích)

-- bych chtěl mluvit minutku či dvě

o magnetických polích.

Země ho má, Venuše ani Mars ne.

Magnetická pole vznikají
hluboko v nitru planety

z převalujícího se elektricky vodivého
tekutého materiálu,

který vytváří to velké magnetické pole,
které obklopuje Zemi.

A když máte kompas,
víte, kde je sever.

Venuše ani Mars to nemají.

Když máte kompas na Venuši nebo Marsu,

bezva, jste ztraceni.

(Smích)

Ovlivňuje to obyvatelnost?

Jak by mohlo?

Mnoho vědců si myslí, že
magnetické pole planety

slouží jako štít pro atmosféru,

odklání částice slunečního větru
kolem planety,

trochu jako silové pole,

související s elektrickým nábojem
těch částic.

Já to spíš vidím jako protikýchací sklo
v salátovém baru, jenže pro planety.

(Smích)

A vážně, mým kolegům,
kteří toto později uvidí, dojde,

že je to poprvé v historii
našeho společenství,

kdy byl sluneční vítr ztotožněn s hlenem.

(Smích)

Dobrá, takže výsledek tedy je,
že Země možná byla chráněna

miliardy let,

protože máme magnetické pole.

Atmosféra nemohla uniknout.

Mars byl naopak nechráněný,

neboť postrádá magnetické pole

a za miliardy let

bylo možná odstraněno
dost atmosféry na to,

aby to vysvětlilo přerod
z obyvatelné planety

v planetu, kterou vidíme dnes.

Jiní vědci se domnívají,
že magnetická pole

fungují spíše jako plachty na lodi

umožňující planetě zachytit více
energie ze slunečního větru,

než kolik by jí byla schopna
zachytit sama o sobě.

Tyto plachty mohou shromažďovat
energii ze slunečního větru.

Magnetické pole může shromažďovat
energii ze solárního větru,

která umožňuje ještě větší únik atmosféry.

Je to myšlenka,
kterou je třeba prověřit,

ale výsledek a způsob fungování

se zdají být zřejmé.

To proto, že víme,

že energie ze solárního větru
je skladována v naší atmosféře

tady na Zemi.

Tato energie je vedena po čárách
magnetického pole

až do polárních oblastí,

kde vytváří neuvěřitelně krásnou
polární zář,

jestli jste ji někdy zažili,
je velkolepá.

Víme, že energie se dostává dovnitř.

Snažíme se změřit,
kolik částic se dostává ven

a jestli na to má magnetické pole
nějaký vliv.

Takže jsem vám zde předložil problém,

ale zatím pro něj nemám řešení.

Nemáme řešení.

Ale pracujeme na něm.
Jak na něm pracujeme?

Inu, poslali jsme sondy
na všechny tři planety.

Některé z nich nyní obíhají,

včetně sondy MAVEN, které v současnosti
obíhá kolem Marsu,

na které se podílím
a která je vedena odsud,

z Coloradské university.

Je navržena tak, aby měřila
unikání atmosféry.

Máme podobná měření z Venuše i Země.

Jakmile budeme mít naše měření,

můžeme je skloubit a pochopit,

jak všechny tři planety interagují
s vesmírným prostředím,

se svým okolím.

A budeme moct určit, zda jsou
magnetická pole důležitá pro obyvatelnost,

nebo ne.

Až dostaneme odpověď,
proč by vás to mělo zajímat?

Mě to tedy zajímá hluboce...

Také finančně, ale hluboce.

(Smích)

Zaprvé, odpověď na tuto otázku

nás naučí více o těchto třech planetách,

Venuši, Zemi a Marsu,

nejen o tom, jak interagují
se svým prostředím dnes,

ale i tom, jaké byly před miliardami let,

jestli byly kdysi obyvatelné, nebo ne.

Poučí nás to o atmosférách,

které nás obklopují a jsou blízko.

Ale navíc to, co se naučíme
od těchto planet,

můžeme aplikovat na atmosféru všude,

včetně planet, které nyní pozorujeme
kolem jiných hvězd.

Například sonda Kepler,

která byla postavena a je ovládána
tady v Boulderu,

pozoruje oblast nebe
o velikosti poštovní známky

už pár let

a nalezla tisíce planet --

v oblasti nebe
o velikosti poštovní známky,

kterou nepovažujeme za odlišnou
od jakékoli jiné části oblohy.

Dostali jsme se za 20 let

od žádné známé planety
mimo sluneční soustavu

k tolika,

že nevíme, kterou prozkoumat první.

Jakýkoli nástroj se hodí.

Vlastně na základě pozorování
provedených Keplerem

a dalších podobných pozorování,

se nyní domníváme,

že z 200 miliard hvězd
jen v galaxii Mléčné dráhy,

má každá hvězda průměrně
alespoň jednu planetu.

Navíc odhady naznačují,

že něco mezi 40 a 100 miliardami

těchto planet můžeme označit
za obyvatelné,

a to jen v naší galaxii.

Máme pozorování těchto planet,

ale zatím nevíme, které jsou obyvatelné.

Je to trochu jako být uvězněný
na červeném plácku --

(Smích)

na jevišti

a vědět, že tam venku jsou jiné světy

a zoufale chtít o nich vědět více,

toužit po tom se jich zeptat a zjistit,
jestli aspoň jeden nebo dva z nich

jsou trochu jako vy.

Nejde to.
Nemůžete tam jet, ještě ne.

A tak musíte používat nástroje,
které jste si vytvořili tady

pro Venuši, Zemi a Mars

a musíte je aplikovat
na tyto další situace

a doufat, že vaše závěry z dat
jsou rozumné

a že budete schopni určit
nejlepší kandidáty na obyvatelné planety,

a na ty, které nejsou.

Nakonec tedy, alespoň prozatím,

tohle je ten náš červený plácek,
přímo tady.

Toto je jediná planeta,
o níž víme, že je obyvatelná,

ačkoli velmi brzy můžeme poznat další.

Ale prozatím je to
jediná obyvatelná planeta

a je to náš červený plácek.

Jsem rád, že jsme tady.

Děkuji.

(Potlesk)