Mrtvé superzemě. Na velikosti záleží!


Už víme, že Země není jen obyčejná kroužící skála ve vesmíru. Víme, že vnitřek Země je dynamický a komplexní systém, v průměru má 12 756 kilometrů a má pevné železné jádro, které je obklopeno další vrstvou železa. Kvůli vysoké teplotě v centru Země se předpokládá, že je v tekutém stavu. V centru Země, kde je tlak více než tři milionkrát větší než na povrchu planety, teploty stoupají až do výše pět tisíc stupňů Celsia.

Porovnání Země Mars.
Porovnání Země Mars.

Které z vlastností naší Země jsou tedy nezbytné pro její vlastní schopnost udržet život?  První věc, o které bychom v takové souvislosti měli mluvit, je její hmotnost. Planeta podobná Zemi musí mít určitou minimální hmotnost k udržení atmosféry. Je to nezbytné pro cirkulaci plynů potřebných pro život a na ochranu obyvatel Země před kosmickým zářením. Musí mít atmosféru bohatou na kyslík, aby umožnila život tvorům podobným lidem a poskytovala mozku dostatek kyslíku. Jak se ukázalo, v atmosféře Země je dvacet procent kyslíku, a to je přesně to potřebné množství. Velikost takové planety je také důležitá pro udržování teploty z jejího jádra; jinak by se teplo ztrácelo příliš rychle. Zdroj tohoto tepla pochází z radioaktivních reakcí v jádru. Pokud by byla Země menší, například jako Mars, velmi rychle by vychladla. Mars ve skutečnosti takto vychladl a vlastně je mrtvý.

planetwaterbackground3A co kdyby byla Země jen o něco větší, než je teď? Čím větší je planeta, o to vyšší je povrchová gravitace a o to menší povrchové kontrasty mezi dnem oceánů a horami. Skály, které jsou na úpatí vrchů, dokáží udržet jen určitou hmotnost, dokud se nerozpadnou. Čím vyšší je povrchová gravitace planety, tím větší je gravitační síla působící na hory, čehož následkem by se vytvářel stále rovnější a hladší povrch. Představte si, co by se stalo, kdyby měla naše planeta rovný povrch. Země má ve své kůře množství vody. Jediný důvod, proč není celá Zem pokrytá vodou, je jen ten, že tu máme kontinenty a vrchy, které se tyčí nad vodou. Pokud byste vyrovnali celý povrch Země, voda by se rozlila rovnoměrně a dosahovala by hloubku dva kilometry. Byl by to takový vodní svět, no a vodní svět je vlastně mrtvý svět!

Pokud je voda potřebná pro život, proč by pak více vody neznamenalo i víc života? Život na Zemi je zde proto, že povrch oceánů je zalit sluncem, je plný minerálů a životodárných látek. Přílivy, odlivy a povětrnostní vlivy smývají tyto živiny z kontinentů do oceánů, kde organismy nacházejí svou potravu. Ve vodním světě by mnoho důležitých minerálů zůstalo ležet na dně. Toto je ten základní problém. Kromě toho by koncentrace soli v takto rozložené vodě byla nepřípustně vysoká. Pro život je zapotřebí jen určitá úroveň soli.  Ale vždyť všechny oceány a moře jsou slané, jak si tedy Země dokáže tuto slanost regulovat?  Podél některých břehů máme rozlehlé bahenní oblasti. Jsou velmi mělké, a když se na ně dostane voda z oceánů, velmi rychle se vypaří a na jejich povrchu zůstane sůl. Takže na okraji kontinentů se akumulují obrovské zásoby soli a tak je obsah soli v oceánech pod kontrolou. Avšak ve vodním světě by se voda nasytila přebytečnou solí a usadila se na dně. Vznikl by přesycený solný roztok, který by neumožňoval život.

europamoon
Jupiterův měsíc Europa

Někteří vědci se zabývali teorií, že život by mohl existovat uvnitř zamrzlého Jupiterova měsíce Europa, kde by teoreticky mohl být oceán. Výše popsané argumenty příliš nepřipouštějí možnost existence života v takovém prostředí. Nijak by se tam nedal regulovat obsah soli. Odpověď samozřejmě na 100 % neznáme, ale dá se úspěšně pochybovat o tom, že se tam jen tak prohánějí delfíni.

Hory a kontinenty jsou tedy nezbytné, aby na planetě vzkvétal život. Ale kde se vlastně vzaly? Z části výsledkem propracované choreografie, v níž svou roli hrají radioaktivní prvky a tektonické desky – což jsou naprosto nezbytné složky k tomu, aby jakákoliv planeta mohla udržet vzrůstající biosféru. V průběhu několika desetiletí vědci zjistili, že pro život na Zemi mají rozhodující význam tektonické desky a s nimi související posun kontinentů, což bylo samozřejmě velkým překvapením. Posun kontinentů znamená pohyb několika masivních desek v zemské litosféře, což je vnější pevný obal planety. Jedním z hlavních výsledků působení tektonických desek je vývoj horských pásem, které vznikají během dlouhých časových období, jak tyto desky na sebe narážejí a ohýbají se. Je velmi obtížné si uvědomit, jak důležité tyto tektonické pohyby jsou.

p029ldc0
Struktura Země

Geolog a paleontolog Peter Ward, s astronomem a astrobiologem Donald E. Brownlee, ve své knize Rare Earth (Neobyčejná Zem) tvrdí, že “je možné, že tektonický pohyb je ústřední podmínkou fungování života na Zemi ” Další zajímavé zjištění je, že “ze všech planet a měsíců v naší Sluneční soustavě se tektonické desky našli pouze na Zemi “. Každé nebeské těleso by ve skutečnosti k pohybu tektonických desek nejdříve nutně potřebovalo celé oceány vody, aby působily jako olej a umožňovaly by pohyb těchto desek. Tektonické desky nejenže napomáhají rozvoji kontinentů a hor, které brání všeobecnému zaplavení, ale vytvářejí také interakce mezi horninami a oxidem uhličitým. To je důležité pro regulování životního prostředí vyrovnáváním množství skleníkových plynů a zachováváním teploty celé planety na obytné úrovni. Skleníkové plyny, jako je oxid uhličitý, absorbují energii infračerveného záření, a pomáhají ohřívat planetu. Takže jsou velmi podstatné. Problém je v tom, že jak se postupně Slunce rozzařuje, je třeba zároveň udržovat jejich koncentraci v atmosféře a regulovat ji. Jinak by Země nebyla schopna udržovat stabilní povrchovou teplotu a to by způsobilo katastrofu. Pohyby tektonických desek stahují zemskou kůru – včetně vápencové vrstvy, která se skládá z vápníku, oxidu uhličitého a atomů kyslíku – až k plášti jádra Země. Tam se vlivem vnitřního planetárního tepla uvolňuje oxid uhličitý, který je pak postupně uvolňován do atmosféry vulkanickou činností. Je to dost komplikovaný proces, jehož výsledkem je jakýsi zemský termostat, který udržuje skleníkové plyny ve správné rovnováze a povrchovou teplotu Země pod kontrolou. Co se týče pohybů tektonických desek, ty vznikají vnitřnímteplem Země, které je vytvářeno radioaktivními izotopy – Draslík 40, Uran 235, Uran 238, Thorium 232. Tyto prvky z hloubky Země původně vznikly v supernovách. Jejich produkce v naší Galaxii postupem času klesá, protože časem klesá i procento supernov. To limituje vznik planet podobných Zemi do budoucna, protože nebudou schopny vytvářet tolik vnitřní teploty jako Země.

Tento radioaktivní rozklad také pomáhá k usměrnění proudění tekutého železa, které obklopuje jádro Země. Vzniká tak zvláštní fenomén – jakési dynamo, které vlastně vytváří magnetické pole Země. Toto magnetické pole je pro život na Zemi také nezbytné, protože nás chrání před nízkoenergetickými kosmickými paprsky. Pokud bychom neměli magnetické pole, do atmosféry by se dostávalo více nebezpečného záření. Do naší vrchní vrstvy atmosféry by rovněž pronikaly částice z takzvaného slunečního větru, které by způsobovaly uvolňování molekul vodíku a kyslíku z vody. To by bylo velmi špatné, protože by se nám rychleji ztrácela voda.

p01l49tkHovořili jsme o tom, že pohyby tektonických desek pomáhají regulovat celkovou teplotu Země vyrovnáváním skleníkových plynů. Kromě toho existuje ještě jeden přírodní termostat, který se nazývá zemské albedo. Tím se vyjadřuje, kolik slunečního světla planeta odráží. Země má množství rozličných zdrojů odrazu – Oceány, polární sněhové čepice, vnitřek kontinentů nebo například pouště – toto všechno podporuje regulaci klimatu. Světlo, které se od Země neodrazí, je absorbováno, což znamená, že povrch se více ohřívá pomocí mechanismů zpětné vazby.
Uveďme jeden příklad. Některé mořské řasy produkují dimethyl. To pomáhá vytvořit kondenzační jádra mraků, což jsou malé částice v atmosféře, kolem kterých se může kondenzovat voda, která se zformuje do kapek. Pokud se oceány příliš prohřejí, začnou se mořské řasy rychleji rozmnožovat a uvolňují více dimethylu, což vede k větší koncentraci kondenzačních jader, ke vzniku  mraků a odraz slunečního světla od vrstvy oblaků nad mořem se zvýší. Větší odraz od oblaků zase zpětně způsobuje ochlazení oceánu pod nimi, což snižuje rychlost rozmnožování řas. Tento koloběh je vlastně takovým přírodním termostatem. Například na Marsu nejsou oceány, takže nemá ani tento prvek odrazu světla. Proto má mnohem menší schopnost přizpůsobovat rozsah tohoto odrazu, když ho jeho mírně excentrická dráha vede blíž a pak zase dál od Slunce. Toto je  důvod, proč jsou tam větší teplotní výkyvy než na Zemi.

Shrnuto a podtrženo, z dosavadního výzkumu jasně plyne, že naše planeta rozhodně není nějakým kusem kamene kroužícím kolem bezvýznamné hvězdy. Uvědomit si tuto skutečnost bylo cílem této minisérie.

Předchozí díly série:

Průměrné Slunce s obyčejnou planetou, jenže…. Část první: Galaktická obyvatelná zóna

Průměrné Slunce s obyčejnou planetou, jenže… Část druhá: Velmi (ne)obyčejné Slunce aneb není hvězda jako hvězda

 All: Privileged planet