Život potřebuje víc než jen vodu

Život závisí nejen na vodě, vyžaduje také jemnou chemickou rovnováhu, která byla vytvořena v nejranějších chvílích vzniku planety. Nový výzkum naznačuje, že schopnost Země podporovat život může záviset na mimořádně úzkém rozmezí množství kyslíku během formování jádra, což umožňuje, aby fosfor i dusík zůstaly dostupné. Obyvatelnost Země může pramenit z přesné chemické rovnováhy během jejího formování, která zabránila zmizení životně důležitých prvků v jádru nebo jejich úniku do vesmíru.

Planeta může z dálky vypadat slibně a přesto jí mohou chybět chemické složky, na kterých je biologie závislá. Dvě z nejdůležitějších jsou fosfor a dusík, které fungují jako strážci života. Fosfor je součástí DNA a RNA, molekul, které ukládají a předávají genetické informace, a také pomáhá buňkám hospodařit s energií. Dusík je základní složkou proteinů, na které se živé organismy spoléhají pro stavbu buněk a jejich fungování.

Obzvláště zajímavé je, že planeta k nim může ztratit přístup dlouho předtím, než se její povrch stabilizuje. Studie vedená Craigem Waltonem, postdoktorandským výzkumníkem z Centra pro původ a rozšíření života na ETH Zurich (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), spolu s profesorkou ETH Marií Schönbächlerovou, zjistila, že fosfor a dusík musí být k dispozici v okamžiku, kdy planeta formuje své jádro.

„Během formování jádra planety musí být přítomno správné množství kyslíku, aby fosfor a dusík mohly zůstat na povrchu planety,“ vysvětluje Walton, hlavní autor studie.

Zdá se, že Země dosáhla této chemické rovnováhy asi před 4,6 miliardami let, což může pomoci vysvětlit, proč skončila s nezbytnými životními surovinami. Výsledek by mohl změnit způsob, jakým vědci posuzují šance na život jinde ve vesmíru.

Tvorba jádra jako forma kosmické rulety
Mladé skalnaté planety začínají jako vířící oceány roztavené horniny. Jak gravitace stahuje materiály do vrstev, husté kovy, jako je železo, klesají dovnitř a tvoří jádro, zatímco lehčí materiál zůstává nahoře a stává se pláštěm a později zemskou kůrou. Toto fyzické oddělení je jen polovina příběhu. Zároveň chemie rozhoduje o tom, které prvky preferují kov a které horninu, a kyslík je jedním z největších faktorů, které tuto volbu ovlivňují.

Pokud je během formování jádra kyslíku málo, fosfor má tendenci se vázat na železo a další těžké kovy a je vtahován do jádra. Jakmile k tomu dojde, je efektivně odstraněn z povrchového prostředí, kde by ho život potřeboval. Pokud je kyslíku příliš mnoho, fosfor zůstává v plášti, ale dusík s větší pravděpodobností uniká do atmosféry a nakonec se ztratí. Jinými slovy, podmínky, které chrání jeden pro život nezbytný prvek, mohou ztížit udržení druhého.

Walton a jeho kolegové pomocí rozsáhlého počítačového modelování zjistili, že existuje pouze velmi malý rozsah přechodných kyslíkových podmínek, za kterých v plášti zůstávají fosfor i dusík v množství vhodném pro život.

„Naše modely jasně ukazují, že Země se nachází přesně v tomto rozsahu. Kdybychom měli během formování jádra jen o trochu více nebo o trochu méně kyslíku, nebylo by dostatek fosforu ani dusíku pro rozvoj života,“ říká Walton.

Studie také ukazuje, že jiné planety se formovaly za jiných podmínek. V případě Marsu se hladina kyslíku během jeho formování nacházela mimo tuto úzkou zónu. V důsledku toho měl Mars ve svém plášti více fosforu než Země, ale výrazně méně dusíku, což vytvořilo prostředí, které by bylo pro život, jak ho chápeme dnes, mnohem méně příznivé.

Nová kritéria pro hledání života
Nová zjištění by mohla změnit způsob, jakým vědci hledají život jinde ve vesmíru. Doposud se zaměřovali především na to, zda planeta obsahuje vodu. Podle Waltona a Schönbächlerové to poněkud zaostává.
Množství kyslíku dostupného během formování planety může znamenat, že mnoho planet je chemicky nevhodných pro život od samého počátku, a to i v případě, že je na nich přítomna voda a jinak se zdá, že mají vhodné podmínky pro život.

Hledání podobných slunečních soustav ve vesmíru
Tyto chemické předpoklady pro život mohou astronomové nepřímo měřit pozorováním jiných slunečních soustav pomocí velkých dalekohledů. Množství kyslíku přítomného v planetární soustavě pro vznik planet závisí na chemickém složení hostitelské hvězdy. Chemická struktura hvězdy formuje celou planetární soustavu kolem ní, protože planety jsou primárně složeny ze stejného materiálu jako jejich hostitelská hvězda.

Planetární soustavy, které se od té naší výrazně liší svým chemickým složením, proto nejsou vhodným místem pro hledání života jinde ve vesmíru. „Díky tomu je hledání života na jiných planetách mnohem specifičtější. Měli bychom hledat sluneční soustavy s hvězdami, které se podobají našemu Slunci,“ říká Walton.

Zdroj: https://scitechdaily.com/life-needs-more-than-water-the-missing-clue-scientists-just-discovered/ a https://www.universetoday.com/articles/very-few-planets-have-the-right-chemistry-for-life

autor: František Martinek