Obývateľnosť planéty

Obývateľnosť planéty je miera, v akej planéta alebo prirodzený satelit dokáže slúžiť pre vývin a udržanie života. Jedinou absolútnou požiadavkou pre život je zdroj energie, ale pojem obývateľnosti planéty predpokladá mnohé iné geofyzikálne, geochemické a astrofyzické kritériá, ktoré musia byť splnené aby planéta mohla hostiť život.
Keďže existencia života mimo Zeme je v súčasnosti neistá, obývateľnosť planét je do veľkej miery extrapoláciou podmienok vládnucich na Zemi a v Slnečnej sústave, ktoré sa zdajú byť priaznivé pre rozkvet života; zvláštnym bodom záujmu sú faktory, ktoré udržia komplexné mnohobunkové organizmy a nie iba jednoduchšie jednobunkové organizmy. Výskum a teória v tomto ohľade je zložkou planetárnej vedy a disciplíny, ktorá je na vzostupe - astrobiológie.
Myšlienka, že planéty okrem Zeme môžu hosťovať život je staroveká, hoci historicky sa spája tak s filozofiou ako s prírodnými vedami. Koniec 20. storočia zaznamenal na tomto poli dva prelomy. Pozorovanie a robotický prieskum iných planét a mesiacov v rámci Slnečnej sústavy poskytli nevyhnutné informácie pre definíciu kritérií obývateľnosti a umožnili reálne geofyzické porovnania Zeme a iných telies. Objav extrasolárnych planét, ktorý začal na začiatku 90. rokov 20. storočia a potom zvýšil tempo, poskytol ďalšie informácie pre štúdium potenciálneho mimozemského života. Najdôležitejším potvrdením bolo, že systém planét Slnka nie je jedinečný v porovnaní s inými hviezdami, a rozšíril horizont výskumu mimo našu slnečnú sústavu. Na druhej strane, doteraz objavené extrasolárne sústavy majú len málo spoločné s našou slnečnou sústavou. Planéty sa v nich neraz pohybujú po veľmi excentrických dráhach s periapsidou v tesnej blízkosti centrálnej hviezdy (čo spôsobuje na ich povrchoch vysoké teploty), veľa takto objavených planét má joviálny charakter a je niekoľkonásobne väčších ako najväčšia planéta slnečnej sústavy Jupiter (dôsledkom čoho je silná gravitácia a neprítomnosť pevného povrchu na planéte).

Obývateľná zóna okolo hviezdy

Okolo hviezdy existuje len obmedzená zóna, v ktorej môže vzniknúť a rozvíjať sa život. Vnútorný okraj tejto zóny je limitovaný vzdialenosťou, v ktorej by si už prípadná planéta nedokázala udržať vodu v kvapalnom skupenstve, pretože teploty na jej povrchu by boli príliš vysoké. Prípadná voda by sa tak vyparila do vesmíru alebo by sa utvoril silný skleníkový efekt ako na Venuši. Vonkajšiu hranicu tvorí najvzdialenejšia možná obežná dráha planéty, na ktorej by jej oceány ešte neboli trvalo zamrznuté. Zóna medzi vnútorným a vonkajším okrajom sa nazýva "obývateľná zóna v planetárnej sústave" (cirkumstellar habitable zone, skratka CHZ). Stelárni astornómovia dnes už dokážu určiť veľkosť obývateľnej zóny pre hviezdu každej hmotnosti.
V rokoch 1978-1979 uverejnil Michael Hart štúdiu, ktorej vedľajším produktom bol fakt, že obývateľná zóna okolo hviezd slnečného typu začína vo vzdialenosti 0,95 AU a končí vo vzdialenosti 1,01 AU od hviezdy. Aj malá zmena obežnej dráhy Zeme alebo jej väčšia excentricita by mohla spôsobiť, že život by sa na Zemi vôbec nenachádzal. Podľa Jamesa Kastinga má trvale obývateľná zóna v slnečnej sústave o niečo väčší rozsah, od 0,95 do 1,15 AU. Obývateľná zóna pre mikroorganizmy vzhľadom na ich adaptácie voči extrémnym teplotám môže byť ešte širšia.
Pri určovaní obývateľnej zóny je nutné vziať do úvahy aj množstvo oxidu uhličitého (a iných skleníkových plynov) v atmosfére planéty, pretože ten je silným regulátorom tepla. Jeho veľké množstvá môžu okraje obývateľnej zóny od hviezdy vzdialiť, malé množstvá zase priblížiť.

Obývateľná zóna v galaxii

Obývateľná zóna v galaxii (galactic habitable zone, skratka GHZ) bola navrhnutá v roku 1999 a definuje najpriaznivejšie oblasti v galaxii (konkrétne v našej Galaxii Mliečna cesta) pre vznik a vývoj života. Galaxie totiž nie sú homogénnne, existujú v nich hustejšie a redšie oblasti, ako aj oblasti s rôznym chemickým zložením. Tieto vlastnosti majú vplyv na obývateľnosť tej-ktorej časti.

Metalicita

Aby sa v určitej oblasti galaxie mohli okolo hviezdy sformovať planéty zemského typu (terestriálne planéty), musí mať zárodočná hmlovina dostatočne vysoký obsah kovov (metalicitu). Určité zastúpenie kovov nie je samozrejmosťou, pretože po vzniku vesmíru neexistovali vo vesmíre ťažšie prvky ako berýlium a všetky ostatné chemické prvky sa vytvorili v jadrách hviezd a supernov. Príliš staré hviezdy koncentrované hlavne v centrách Mliečnej cesty majú zastúpenie ťažkých prvkov veľmi nízke, pretože sa formovali z hmlovín ktoré ešte obsahovali takmer výlučne vodík a hélium. Rovnaké zastúpenie chemických prvkov teda musia mať aj ich prípadné planéty, keďže sa tvorili z rovnakej zárodočnej hmloviny. Život len na báze vodíka a hélia neexistuje.
Na druhej strane je ale pre formovanie terestirálnych planét nepriaznivý aj príliš vysoký obsah kovov, pretože by mali silnejšiu gravitáciu a jendotvárnejší reliéf. Silná gravitácia by nedovolila prchavým a pre pozemský život škodlivým chemickým prvkom uniknúť do vesmíru.
V Mliečnej ceste majú nízke metalicity hviezdy nachádzajúce sa v guľovom hale galaxie obsahujúcom guľové hviezdokopy, ale aj vo veľmi vzdialených oblastiach galaktického disku, pretože v nich sa tvorí málo hviezd, ktoré počas doby svojho života boli schopné vyprodukovať len málo ťažších prvkov. Je preto veľmi nepravdepodobné, že by sa okolo hviezd v ktorejkoľvek z týchto oblastí sformovali Zemi podobné planéty. Pomerne priaznivé hodnoty metalicity sú vo vzdialenostiach 4,5 až 11 kiloparsekov od centra Galaxie. V tejto oblasti sa nachádza 20% hviezd Galaxie vrátane Slnka. Podľa posledných meraní výskytu formaldehydu v molekulárnych mrakoch však naznačujú, že aj na okrajoch Galaxie môže byť dostatok uhlíka pre vznik života.
Predpokladá sa, že celkom neobývateľné sú všetky hviezdy v eliptických galaxiách, pretože tieto Galaxie vznikli krátko po Veľkom tresku a ťažké prvky sa v nich nestihli vytvoriť.

Aktívnosť

Niektoré galaxie sú aktívne. Ich nezvyčajne veľkú aktivitu spôsobuje pravdepodobne supermasívna čierna diera v ich jadrách. Aj naša Galaxia má v jadre supermasívnu čiernu dieru (Sagittarius A*), ale momentálne nemá vo sovjom dosahu dostatok hmoty a preto je v stave pokoja. Existuje však predpoklad, podľa ktorého čierne diery v jadrách špirálových galaxií prechádzajú do aktívneho stavu každých 100 alebo aj viac miliónov rokov a v tomto štádiu tzv. Seyfertovej galaxie zostanú približne milión rokov. V čase aktívnosti začne jadro galaxie emitovať veľké množstvo ultrafialového a röntgenového žiarenia, ktoré je pre život veľmi nebezpečné. Toto žiarenie však dokážu odtieniť veľké množstvá medzihviezdnej hmoty. Jadro však zároveň emituje aj kozmické žiarenie, ktoré dokáže čiastočne odtieniť len silné magnetické pole. V aktívnych galaxiách je preto obývateľná zóna oveľa menšia ako v neaktívnych.