Snímek Vodní svět byl kasovním hitem roku 1995. Astronomové nyní objevili planety, pro které by byl název tohoto filmu více než příhodný. Jistě, Kevin Costner je pravděpodobně na svém plavidle nebrázdí, ale voda tvoří značnou část jejich hmoty..

Zhruba 218 světelných let od nás, tedy téměř za humny, vesmírem putuje hvězda Kepler-138. Jedná se o červeného trpaslíka, tedy typ hvězdy, který je v naší Galaxii nejběžnější. Něčím ovšem výjimečná je.

Právě u ní byly objeveny dvě planety, které jsou pravděpodobně skutečnými vodními světy.

K tomu, že se tyto planety nepodobají žádnému dosud známému tělesu, dospěl vědecký tým pod vedením Caroline Piauletové z Institutu pro výzkum exoplanet (iREx) na univerzitě v kanadském Montrealu. Výrazně jim přitom pomohlo sledování dané oblasti pomocí jak Hubbleova, tak i Spitzerova vesmírného teleskopu.

Samozřejmě, že astronomové skrze tyto teleskopy nepozorovali šplouchající oceán. Voda byla zjištěna na základě srovnání velikostí a hmotností planet. Značná část objemu planet Kepler-138c a Kepler-138d, a to až polovina, by měla být tvořena materiály, které jsou lehčí než horniny, ale těžší než vodík nebo helium, což jsou obvyklé stavební prvky plynných obrů. Hlavním kandidátem na tento materiál je voda.

Objev tak trochu nabourává dosavadní představy a ukazuje, jak je vesmír mnohotvárný a pestrý. „Dříve jsme si mysleli, že planety, které jsou o něco větší než Země, jsou velké koule z kovu a hornin. Proto jsme je nazvali superzeměmi,“ vysvětlil astronom Björn Benneke, který se na objevu také podílel.

„Nyní jsme však ukázali, že tyto dvě planety, Kepler-138 c a d, mají zcela odlišnou povahu a že velkou část celého jejich objemu pravděpodobně tvoří voda. Jedná se o dosud nejlepší důkaz existence vodních světů, tedy typu planet, o jehož existenci astronomové zatím přemýšleli jen v teoretické rovině.“.

Obě planety, jejichž objem je více než třikrát větší než objem Země a hmotnost dvakrát větší, mají zároveň mnohem nižší hustotu. Planety ze systému Kepler-138 možná velmi vzdáleně připomínají některá tělesa z vnějších částí Sluneční soustavy, pod jejichž ledovým příkrovem je ukryt kapalný oceán.

Takovými tělesy jsou například Jupiterův měsíc Europa, Saturnovy měsíce Enceladus a Titan, Neptunův měsíc Triton a pravděpodobně i trpasličí planeta Pluto. „Představte si větší verze Europy nebo Enceladu, ale přenesených mnohem blíže ke své hvězdě,“ popsala Piauletová a dodala: „Namísto ledového povrchu by se na nich nacházely mohutné obaly z vodní páry.“.

Je pravděpodobné, že představa planety, která je kompletně pokryta burácejícím oceánem, zřejmě nebude zcela přesná. „Teplota v atmosféře planety Kepler-138 d je zřejmě vyšší než bod varu vody a na této planetě očekáváme hustou atmosféru tvořenou vodní párou.

Pouze pod touto parní atmosférou by se potenciálně mohla nacházet kapalná voda za vysokého tlaku, nebo dokonce voda ve zcela jiném skupenství,“ podotkla Piauletová. V takovém případě by šlo o tzv. superkritickou kapalinu, kdy voda kvůli vysokým tlakům zůstává tekutá.

V našich pozemských končinách se podobné případy vyskytují u podmořských sopek, které chrlí vodu o teplotě až 400 °C.

Badatelé při zkoumání podobných planet už nemusí spoléhat jen na sice stále spolehlivé, ale přece jen už starší teleskopy. Na scéně je už nějakou dobu Webbův teleskop a ten přináší dosud netušené možnosti.

„Nyní, když jsme bezpečně identifikovali vodní svět Kepler-138 d, je vesmírný teleskop Jamese Webba klíčem k odhalení složení atmosféry u tak exotického objektu,“ podělila se o své poznatky členka týmu Darja Kubyškinová z Rakouské akademie věd.

Vesmírný teleskop Jamese Webba by také měl posloužit k průzkumu nedávno objevené exoplanety TOI-1452b, u které badatelé nevylučují, že by mohla být pokrytá kompletně vodním oceánem.

Výzkum soustavy Kepler-138 přinesl i další překvapení. Zatímco dřívější potvrdila u hvězdy tranzity pouze tří planet, Piauletová a její tým s pomocí Hubbleova a Spizterova teleskopu objevili i čtvrtou planetu.

Tato nově objevená planeta je malá a vzdálenější od své hvězdy než ostatní tři, přičemž jeden oběh jí trvá 38 dní. Planeta se nachází v obyvatelné zóně, což je mírná oblast, kde dostává od své chladné hvězdy právě tolik tepla, aby nebyla ani příliš horká, ani příliš chladná na to, aby na ní mohla být voda v tekuté formě.

Povaha této další, nově objevené planety však zůstává otevřenou otázkou a bude vyžadovat další výzkum. Každopádně, po objevu nového tělesa v systému, byly hmotnosti dříve známých planet znovu změřeny pomocí metody časové variace tranzitů, která zahrnuje sledování malých změn v přesných okamžicích přechodů planet před jejich hvězdou způsobených gravitačním působením jiných blízkých planet.

Vědci se dočkali dalšího překvapení; zjistili totiž, že dva vodní světy Kepler-138 c a d jsou vesmírnými dvojčaty, tedy planety s prakticky stejnou velikostí a hmotností. Přitom předchozí měření naznačovala, že se od sebe celkem výrazně liší.

Naproti tomu se potvrdilo, že blíže ležící planeta Kepler-138 b je malou planetou o hmotnosti Marsu. Je tak jednou z nejmenších dosud známých exoplanet. „Jakmile se naše přístroje a technika stanou dostatečně citlivými na to, aby dokázaly najít a studovat planety, které jsou vzdálenější od svých hvězd, možná začneme nacházet mnohem více takových vodních světů,“ uzavřela Bennekeová.