Země si atmosféru zkrátka drží

„Tyto plyny nemohou uniknout, dokud existuje planeta, která je drží na místě.“ Země vznikla z celého spektra rozdílných prvků, k čemuž došlo před asi 4 miliardami let. Během tohoto procesu se nejtěžší molekuly usadily uvnitř a nejlehčí na povrchu. Všechno přitom drží pohromadě opět díky gravitaci. Nejlehčí molekuly tvoří něco jako tenký závoj nebo tenkou vrstvu kapaliny, která existuje kolem celé zeměkoule.

Samset poukazuje také na to, že pokud by v atmosféře neexistovalo mísení, následoval by tam zcela totožný proces. Tedy těžké prvky by byly dole a lehké nahoře. Realita je ovšem jiná, slunce dodalo obrovské množství energie, tudíž se toho v atmosféře děje docela dost, a troška vzduchu uniká do vesmíru. Podle Evropské vesmírné agentury zmizí každý den dokonce 90 tun atmosféry.

Vzduch, který nikam neutíká

Zní to jako slušné množství, jde však jen o velmi malou část. „Asi by to trvalo déle než 150 miliard let, aby tímto způsobem zmizela všechna atmosféra,“ uklidňuje Samset. Samotné mizení kyslíku je trochu komplikovanější otázka. V první řadě jde o to, co je vlastně vzduch? Sestává z mnoha různých plynů, ovšem asi z 80 % je tvořen dusíkem. Životně důležitý kyslík tvoří jen 20 % toho, co dýcháme.

Toto je ovšem moment, kde naše intuice začne pokulhávat. Například skály vnímáme jako něco těžkého a zcela hmatatelného, ale vzduch je pro nás od základu odlišný. Už staří filosofové přišli v různých částech světa se čtyřmi odlišnými prvky – zemí, ohněm, vzduchem a vodou. Podle nich měl každý rozdílné vlastnosti, a tedy se i jinak choval. Jenže svět takto úplně nefunguje, z prvků se skládá všechno a mají svou váhu i objem.

Vzduch je stejný jako skála

„Neexistuje reálně žádný rozdíl mezi molekulou skály a dusíku,“ říká Samset. „Nebo, jak by to formuloval Yoda, ten rozdíl je jen v naší hlavě.“ Pro únik dusíku ze Země je potřeba nějaká energie. Aby skála a dusík vystoupaly vysoko nad Zem a překonaly její gravitaci, vyžaduje to sílu. Když vysíláme do vesmíru raketu, používáme pohon, který gravitaci překoná.

Prvky jako helium nebo vodík jsou lehčí než vzduch. Stoupají sice skrze atmosféru, ale neunikají do vesmíru. Energie slunečního světla atmosféru zahřívá, a tak se molekuly plynů mohou pohybovat ještě dál. Totéž může působit i na hmotu. Molekuly uvnitř plynu se sráží i navzájem, což může někdy vyústit v tak silný úder, že to molekulu úplně vyrazí. Jakmile získají dostatečnou rychlost, uniknou i gravitačnímu poli Země.

Proč tedy mizí kyslík z atmosféry?

Atom kyslíku je mnohokrát těžší než atom helia. Existují však prameny kyslíku, helia a vodíku, které mizí nad magnetickými póly Země. Více o nich odhalily průzkumné rakety. Tyto proudy jsou téměř jako spojené chocholy, jež vyčnívají nad oběma lokalitami planety. V těchto místech jsou molekuly tak těžké, že jejich únik vyžaduje opravdu hodně energie. Není jisté, odkud se všechna bere, lze ji však připsat slunečním větrům a bouřím.

Nabité částice atmosféru velmi výrazně ohřívají, a to až do 10 000 stupňů Celsia. Spíše mají ale na svědomí elektrické propojení mezi magnetismem Země a solárními větry, jež toto pole zasahují. Zahřáté částice následují magnetické linie a nad pólem jsou vystřeleny dál. Samotné pole Země tu vlastně slouží jako skokanský můstek, který vytváří dostatečnou sílu, aby i opravdu těžká částice plynu mohla uniknout gravitaci.

Jak jste zněli, pokud jste se někdy nadechli helia?

Zdroj: ScienceNorway

Článek Jak je možné, že všechen vzduch kolem Země nezmizí okamžitě do vesmíru? Uniká totiž více, než si myslíme se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Honba za prastarou civilizací

Dokonce i fyzik a spoluautor studie Adam Frank uvedl médiím: „Nestává se často, abyste publikovali článek, který navrhuje hypotézu, kterou nepodporujete.“ Jinými slovy, nevěří v existenci starověké civilizace Pánů času a ještěřích lidí. Místo toho je jejich cílem zjistit, jak je možné najít důkazy o starých civilizacích na vzdálených planetách.

Jehla v kupce sena

Člověk již dlouhodobě ovlivňuje životní prostředí. Dobrým příkladem lidského vlivu jsou např. plasty. Ty se při degradaci rozloží na mikročástice, které zůstanou po tisíce let v kalu. I když však přetrvávají po dlouhou dobu, může být obtížné detekovat tuto mikroskopickou vrstvu plastových fragmentů. Místo toho by bylo plodnější hledat dobu, kdy byl na Zemi vysoký obsah uhlíku v atmosféře.

Nadměrné množství uhlíku ve vzduchu

Země se v současnosti nachází v období antropocénu, které je definováno lidskou dominancí. Je také pozoruhodné svým neobvyklým zvýšením obsahu uhlíku ve vzduchu. To však neznamená, že uhlíku nebylo ve vzduchu nikdy v historii více. Taková doba se udává přibližně před více než 56 miliony let.

Na pólech Země tehdy teploty dosahovaly až 21 °C. Zároveň také existují důkazy o zvýšeném obsahu fosilního uhlíku v atmosféře, jehož přesné příčiny nejsou známy. Tato akumulace uhlíku probíhala několik set tisíc let a zanechává otázku, která vrtá vědcům hlavou. Zatím je totiž nemožné si vysvětlit, jestli vyspělá civilizace již skutečně pochází s prehistorických dob.

Velice vzdálená myšlenka

Myšlenka fascinující studie spočívá v tom, že ve skutečnosti existuje metoda hledání starověkých civilizací. Jediné, co musíte udělat, je pročesat ledová jádra pro krátké, rychlé emise oxidu uhličitého. Jedná se ale o opravdu složité vyhledávání takových informací, jelikož se pořádně neví, kde vlastně hledat a co.

Článek Pokročilá civilizace mohla vládnout Zemi už před miliony let, říká silurská hypotéza se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Červený trpaslík super-Země

Tým japonských astronomů pod vedením Hirokiho Harakawy objevil planetu poblíž červeného trpaslíka Ross 508. Hmotnost planety je asi čtyřikrát větší, než hmotnost Země. Její poloměr není dosud znám, ale s největší pravděpodobností se jedná o tzv. super-Zemi a zároveň nepříliš velkého plynného obra. Vzdálenost od Země se udává na pouhých 36,5 světelných let. Navzdory blízké vzdálenosti si jí ze Země nelze všimnout pouhým okem, protože hvězda je velmi slabá.

Dopplerova metoda v infračerveném spektru

Objev byl učiněn pomocí dalekohledu Subaru, který dokáže pracovat v blízkém infračerveném spektru. Při těchto vlnových délkách vyzařují červení trpaslíci mnohem více energie. Vědci ji zkoumali spektrografem a nějakou dobu studovali emisní čáry. Viděli jejich posunutí, což naznačovalo přítomnost masivního objektu. Výsledky výzkumu jsou publikovány v Publications of the Astronomical Society of Japan.

Jedná se o metodu radiální rychlosti, která je založena na Dopplerově jevu. Dříve se opakovaně používala k hledání exoplanet ve viditelné části spektra, bohužel s nižší citlivostí než u tranzitní metody. Avšak blízká infračervená spektrografie má mnohem vyšší citlivost. Díky tomu vědci v budoucnu očekávají, že najdou planety kolem dalších červených trpaslíků. Pokud jde o samotnou Ross 508b, ta se ukázala jako tranzitní. V budoucnu tedy bude možné zkoumat její atmosféru při průletu diskem hvězdy a zjistit, z čeho se skládá.

Jaký máte názor na hledání planety, kam se můžeme přestěhovat?

Zdroj: Science

Článek Japonští astronomové objevili „super-Zemi“. Nachází se blízko naší planety a je 4krát těžší než Země se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Vítejte v hadaiku, raném eonu

V atmosféře bylo 100 000krát víc uhlíku než dnes a planeta se tak docela podobala Venuši. Během tohoto eonu přesahovala teplota povrchu 200 stupňů Celsia. Než mohlo dojít k ochlazení, musela být odstraněna většina onoho uhlíku. Pro vědce bylo výzvou zjistit, jak to na mladé Zemi fungovalo, protože důkazů je poskrovnu. Dvojice badatelů se ovšem domnívá, že na tento mechanismus přišli a že zahrnuje druh horniny, který už dávno neexistuje.

Závěry prezentuje nový článek uvedený v časopisu Nature, prvním autorem je Yoshinori Miyazaki z Caltechu, druhým pak Jun Korenaga z Yale. „Toto období je tím nejzáhadnějším v historii planety,“ uvádí Korenaga v prohlášení. „Představujeme zatím nejkomplexnější teorii pro prvních 500 milionů let Země.“ Hadaikum nebylo jen záhadné, ale také velmi dynamické a Země prošla obrovskou spoustou změn.

Některé podobnosti s dneškem

Důkazy ale nasvědčují tomu, že povrch byl už uprostřed hadaika podobný jako dnes. Než se stala planeta obyvatelnou, muselo dojít k několika věcem. Musely být zformovány oceány, začít desková tektonika a zmizet skleníkové plyny z atmosféry. „Z atmosféry muselo zmizet obrovské množství uhlíku,“ říká Miyazaki. „A protože z tohoto období nejsou k dispozici žádné horniny, musíme začít úplně na zelené louce.“ Země byla nejprve oceánem magmatu a postupně v něm rostly větší objekty.

Samotné „sestavení“ trvalo Zemi 70–100 milionů let. Magmatické období je kritickou fází života kamenných planet. Těžším prvkům umožňuje potopit se k jádru a lehčí mohou plavat na povrchu. Právě tak vzniká jádro, kůra a vrstvy mezi, vnější jádro je žhavé dodnes. Bez něj bychom neměli ochranné magnetické pole a nejspíš ani žádný život. Během svého tuhnutí uvolnilo magma obrovské množství skleníkových plynů.

Proudění hornin a ukládání uhlíku

Jedinou možností, kam je uložit, byly horniny. Součástí koloběhu uhlíku v přírodě je zabudování tohoto prvku do uhličitanových minerálu v oceánech. Tak se stane součástí zemského pláště, problémem je ovšem časový rámec. Svou roli hrála zvláštní hornina zvaná vysokohořčíkový pyroxenit (high-magnesium pyroxenite). Podle vědců už dnes žádný neexistuje. Model, který vyvinuli, ovšem na základě tehdejší termodynamiky ukazuje na nezbytnou přítomnost této horniny.

Tyto pyroxenity byly extrémně bohaté na hořčík, který se slučuje s oxidem uhličitým. Společně formují uhličitany, které jsou pak uloženy do zemské kůry. Pokud bylo této horniny dost, mohlo právě díky ní probíhat „čištění“ atmosféry. Ještě bylo ale potřeba něco. Zemský plášť obsahoval hodně žhavého křemíku a v součinnosti s vodou se tu odehrávalo četné proudění. Plášť planety musel být navíc heterogenní, jeho složení tedy nebylo jednotné.

Model, který podchytil prakticky všechno

Proudění vynášelo horninu bohatou na hořčík k povrchu, kde reagovala s uhlíkem. Povrch pláště se obnovoval velmi rychle, takže se na něm objevovala stále čerstvá hornina a „táhla“ dolů více a více uhlíku.  Pokud by bylo složení pláště jednotnější, atmosféra by se ochladila mnohem pomaleji. Homogennější plášť by navíc nevytvořil pohyblivé tektonické desky. Tato vrstva by vznikla, ale mnohem silnější, a tudíž méně pohyblivá.

Model počítá i s formací oceánů. Rapidní proudění pláště taky vypouští do atmosféry více těkavých látek, které následně formují vodu. Formace oceánů je tak proveditelná hned poté, co dojde ke zpevnění základního magmatického oceánu. Vysoká teplota odpařila vodu z povrchu, vysoký atmosférický tlak ji ovšem opět stabilizoval. Ona podivná hornina následně reagovala s vodou v oceánech a vytvořila chemikálie potřebné pro vznik života.

Jaký nejstarší kus horniny jste kdy nalezli nebo spatřili?

Zdroj: Nature

Článek Jak se Země dostala z roztaveného pekla do dnešního obyvatelného stavu? Přijměte pozvání na cestu pozemskou historií se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Hubble a ESPRESSO

K podrobnému průzkumu využil tým badatelů data z Hubbleova vesmírného teleskopu a také optické údaje z přístroje ESPRESSO. Nejedná se však o kávovar, nýbrž o aparát na pozemním dalekohledu Very Large Telescope. Rozbor atmosféry následně odhalil přítomnost sodíku, prvek se ovšem vyskytl v mnohem nižší nadmořské výšce, než jakou vědci očekávali. Infračervené pásmo pak vyjevilo silné signály, jasný důkaz přítomnosti vodní páry.

Nebyla ale zachytitelná na viditelných délkách, což znamená, že je níž, takže ji zastiňují mraky planety. Další data z teleskopů tým využil pro určení právě nadmořské výšky těchto mračen. Ta jsou nakonec překvapivě opravdu velmi nízko a jejich atmosférický tlak je 0,3 – 0,5 milibarů. Dosud se ovšem astronomové nebyli schopni dopátrat jejich složení. Jediným poznatkem je, že je netvoří vodní kapky jako v případě mraků na naší planetě.

Planeta pro další bádání

Autor hlavní studie Romain Allart, astronom z Université de Montréal, také uvedl, že si jeho tým dosud láme hlavu nad polohou mračen. Je totiž otázkou, proč se sodík nachází právě v tak nečekané nadmořské výšce. Strukturu atmosféry planety WASP-127b tak nejspíše odhalí a podrobně popíšou až další týmy a budoucí pečlivé studie. Díky rozborům bude také možné predikovat počasí nejen na WASP-127b, ale i dalších exoplanetách, kde dojde k rozboru.

Hubbleův vesmírný teleskop patří do souboru tzv. Velkých kosmických observatoří, což je program výzkumu vesmíru zaštítěný NASA. Mimo tento soubor má být v budoucnu vypuštěn dalekohled Jamese Webba (mělo k tomu dojít už v roce 2021), který má zkoumat infračervenou oblast spektra. Kromě toho má být tento přístroj také náhradou právě Hubbleova teleskopu, který dosluhuje a NASA u něj nepočítá s dalšími servisními misemi.

Co myslíte, kdy bude nový teleskop obíhat naši planetu?

Zdroj: Aanda

Článek Snímky vzdálené exoplanety odhalily mraky. Astronomové zkoumají do detailu její atmosféru, věří v obyvatelné prostředí se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Další místa s životním potenciálem

Lidstvo stále pátrá po mimozemském životě a nová studie ukazuje, že exoměsíce toulavých planet by mohly být dobrým místem, kam takové pátrání směrovat. Toulavé planety jsou vesmírné objekty, které neobíhají okolo žádné hvězdy. A pokud mají měsíc, mohou na něm existovat podmínky pro výskyt tekuté vody a vlastní atmosféry. Je to díky kombinaci kosmické radiace a slapových sil daných právě blízkou planetou.

Příliv způsobený toulavou planetou může být zdrojem dostatku tepla na udržení vody v kapalném stavu. Mléčná dráha má 100 miliard hvězd, což při střízlivém odhadu znamená, že v ní bude víc jak 100 miliard těchto „planetárních nomádů“. A více jak 8 000 světelných let od Země se nachází první potenciální exoměsíc, obíhá kolem objektu známého jako Kepler-1625. V červnu 2020 bylo nejspíš objeveno dalších šest kandidátů na pozici exoměsíce.

Atmosféra a pořád ta voda

Pokud se na měsíci s atmosférou najde voda v dostatečném množství, je možné ji udržet v tekutém stavu. Množství by v takovém případě bylo 10 000krát menší než obsah zemských oceánů, ale 100krát větší, než jaké je v atmosféře naší planety. To by bylo jednoznačně dost na vznik a rozvoj života. Přítomnost povrchové vody a atmosféry, která ji udrží kapalnou, je podmínkou pro vznik chemického základu vývoje živých organizmů.

Pokud by takové podmínky byly dlouhodobě stabilní, pak se voda udrží kapalná, jakmile tohoto stavu jednou dosáhne. U několika měsíců ve Sluneční soustavě se věří, že mají podzemní oceány, které mohou také obsahovat život. Jedná se o Saturnova Encelada a Jupiterovy Ganymeda, Callisto a Europu. Všechna tělesa s těmito podmínkami jsou slibným místem na podrobnější pátrání po mimozemském životě.

Zdroj: Dailymail

Článek Měsíce toulavých planet mohou být vhodné pro život. Které z nich můžeme začít osidlovat? se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Původně bez atmosféry, teď se rodí vlastní

A teď dochází astronomové při pozorování k závěru, že se objevují znaky sekundární atmosféry, zatímco první se objevila dlouho po zformování této exoplanety. Atmosféra, kterou vědci zachytili nyní, se zdá regenerovaná, takže může jít o sekundární. Původně byly totiž vysoce ozářené planety brány jako nudné právě proto, že svoji atmosféru ztratily, tudíž se na nich neděje nic moc zajímavého. Jenže nový zrod je důvodem k další pozornosti.

Atmosféra je obecně zrádná věc. Ta pozemská je držena u planety hlavně pomocí magnetického pole, ale ostatní světy takové štěstí zrovna nemají. Například Mars měl kdysi silnou atmosféru, ale spousta se jí ztratila právě kvůli jeho ztrátě globálního magnetického pole někdy před 4 miliardami let. To samé se může stát právě exoplanetám a výsledky jsou někdy dramatické, protože plynné planety menší než Neptun se pak mění ve zcela pusté světy.

Ztráta atmosféry a její následky pro těleso

Ztráta atmosféry může mít za následek planetu stejné velikosti jako Země, ale s velmi odlišnou historií než náš domovský svět. Hodně pozemských planet nezačíná jako pozemské. Podle astronomů GJ 1132b posunula věci ještě o krok dopředu. Když planeta ztratila svou atmosféru bohatou na helium, stala se pustým světem. Jenže podle snímku z Hubblova teleskopu je aktuálně zahalena směsí vodíku, metanu a aerosolu připomínajícího pozemskou mlhu.

Zvláštní atmosféra se mohla zrodit z plynu, které vyvěrají z roztavených hornin planety, něco jako praskliny na skořápce vajíčka, které způsobila gravitace hvězdy, kolem které planeta obíhá, což by plynům uvnitř dovolilo dostat se ven. Vědci doufají, že teleskop Jamese Webba, který má startovat na podzim, bude schopen pořídit snímky planety v infračerveném spektru, které odhalí teplotní podmínky a poskytne tak další informace o procesech, které se tu odehrávají.

Zdroj: Livescience

Článek Planeta bohatá na lávu si vytváří vlastní atmosféru se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.