Když astronomové hledají obyvatelné světy, první otázka zní, zda se na nich nachází voda. Jenže voda je jen část příběhu. Nový výzkum týmu z ETH Zurich naznačuje, že o schopnosti planety hostit život mohlo být rozhodnuto mnohem dříve, v době, kdy byla ještě rozžhavenou koulí magmatu.

Klíčovou roli hrají dva prvky, bez nichž si biologii neumíme představit. Fosfor je součástí DNA a RNA a podílí se na přenosu energie v buňkách. Dusík je základním stavebním kamenem bílkovin. Bez těchto dvou prvků by se buňky neměly z čeho skládat ani jak fungovat.

Problém je v tom, že planeta o ně může přijít ještě dřív, než se na jejím povrchu ustálí oceány a atmosféra. Výzkum vedený Craigem Waltonem a profesorkou Marií Schönbächler ukazuje, že rozhodující moment nastává při formování planetárního jádra.

Kyslík jako rozhodčí

Mladé kamenné planety vznikají jako oceány roztavené horniny. Těžké kovy, především železo, postupně klesají do středu a vytvářejí jádro. Lehčí materiál zůstává výše a později z něj vznikne plášť a kůra. Nejde však jen o fyzikální oddělení vrstev. Současně probíhá chemický proces, při kterém se prvky rozhodují, zda „upřednostní“ kovovou fázi, nebo zůstanou v hornině.

Zdroj: Shutterstock

Rozhodujícím faktorem je množství kyslíku. Pokud je ho během formování jádra málo, fosfor má tendenci vázat se na železo a je spolu s ním stažen hluboko do jádra. Tím se prakticky ztratí z povrchového prostředí, kde by ho budoucí život potřeboval.

Naopak při vysokém množství kyslíku sice fosfor zůstane v plášti, ale dusík je pak náchylnější k úniku do atmosféry a může být postupně ztracen do vesmíru. Planeta tak může ochránit jeden životně důležitý prvek na úkor druhého.

Modely týmu z ETH ukazují, že existuje jen velmi úzké rozmezí podmínek, kdy se podaří udržet dostatek fosforu i dusíku současně. Země se podle těchto výpočtů nachází právě v tomto chemickém okně. Stačilo by o něco více nebo méně kyslíku a biologicky dostupné zásoby těchto prvků by byly výrazně nižší.

Zajímavé srovnání nabízí Mars. Podle výsledků studie vznikal za odlišných oxidačních podmínek. V jeho plášti mohlo zůstat více fosforu než na Zemi, ale výrazně méně dusíku. Taková kombinace by pro vznik a dlouhodobé udržení života představovala zásadní handicap.

Nové měřítko při hledání obyvatelných světů

Tato zjištění mohou změnit způsob, jakým vědci hodnotí exoplanety. Samotná přítomnost vody nebo vhodná vzdálenost od hvězdy nemusí stačit. Pokud chemické podmínky při vzniku planety neumožnily zachovat dostatek klíčových prvků, může být svět od počátku biologicky neplodný.

Množství kyslíku dostupného při formování planet souvisí s chemickým složením mateřské hvězdy. Planety totiž vznikají z materiálu, který hvězdu obklopuje. Studium chemie hvězd tak může nepřímo napovědět, zda jejich planetární systémy měly šanci vytvořit podobně příznivé podmínky jako naše Sluneční soustava.