Uvidíme náš planetární osud v Jupiterově tváři?

Srážky kosmických těles... Oblíbené téma vědeckofantastických příběhů... Obyčejná skutečnost všedních dnů Země a celé sluneční soustavy... Samozřejmě až na velikost a četnost těles... Díky srážkám s veškerými pevnými tělesy přibývá Země docela slušně na váze, průměrně 170 tisíc tun ročně. Ta malá tělesa můžeme vidět stále jako meteory krátce zářící svým zánikem, aniž mohou proniknout pancířem vzduchu na zemský povrch. To dokáží větší tělesa, která „měkce“ přistanou jako meteority, nebo ještě větší tělesa o rozměrech desítky a více metrů narážející explozivně na zemský povrch téměř původní rychlostí. Nemáme možnost předpovědět, kdy nějaké větší těleso ohrozí zemský povrch přímo. Aspoň pro 95 % těch, jejichž existenci umíme statisticky předpovědět, ale která zatím jednotlivě neznáme... Snad příštích pár desítek let bude příznivých pro probuzení z naší nevšímavosti k vlastnímu planetárnímu osudu... Nějakou další tunguzskou katastrofu nelze dnes, a ještě dlouho nebude možno, předpovědět vůbec, a když, tak jen pár hodin před jejím příchodem. Globální katastrofu můžeme předvídat, jen když všechna tělesa kilometrových rozměrů objevíme a budeme sledovat... Zatím jich známe jen 5 % ... Nikdy ještě nebyla předpovězena a potom pozorována srážka jakéhokoli jednotlivého tělesa se Zemí. Naše zkušenosti a úvahy jsou pouze statistické. Teprve když srážka probíhá a zanikající těleso září v ovzduší, můžeme je „objevit“ a sledovat dráhu jeho bolidu.

Ještě nikdy nebyla předpovězena a pozorována srážka dvou těles kdekoli ve sluneční soustavě, kromě srážky komety se Sluncem. To bych mohl napsat r. 1992, ale ne dnes, kdy poprvé vůbec je očekávána srážka řady komet s Jupiterem. 24. března 1993 vědecký tým manželů Shoemakerových a D. H. Levy objevili fotograficky Schmidtovým dalekohledem Palomarské hvězdárny kometu cca 14. hvězdné velikosti, a to velmi zvláštního vzhledu. Ve své zprávě uvádějí: „Jde o tyčkový útvar dlouhý 1 obloukovou minutu bez centrální kondenzace. Z tyčky vyčnívají do strany rozčleněná vlákna.“

Kometa dostala jméno „Shoemaker-Levy 9“. O dvě noci později tento objev potvrdil v Arizoně na hvězdárně Kitt Peak J. V. Scotti kamerou Spacewatch, která používá techniku CCD k zachycení a analýze obrazu. Ten popsal mimořádnost útvaru takto: „Je to úzký sled objektů o celkové délce 47 obloukových vteřin a široký 11 vteřin v pozičním úhlu 80 - 260 stupňů, v němž lze odlišit nejméně pět kondenzací; nejjasnější je 14 obloukových vteřin od jihozápadního konce celého sledu.“ Tím začalo systematické pozorování jednoho z nejpodivnějších kometárních útvarů, jaký byl kdy objeven. Nakonec se pro popis jevu ujal název „šňůra perel“, neboť 17 kometárních jader, která mohli rozlišit Luu a Jewitt 2,2metrovým dalekohledem na Mauna Kea v infračerveném světle již 27. března 1993, se jevilo jako „perly navlečené na šňůrce“. R. E. McCrosky se svým asistentem Shao, kteří jako prví zahájili již před řadou let pozorování asteroidů a komet pomocí detektorů CCD, použili 1,5metrový dalekohled hvězdárny Oak Ridge v Harvardu a popisují útvar jako „objekt meteoritického vzhledu“, čímž zdůrazňují jeho rovný protáhlý tvar. Pozorování rychle přibývala, ba dokonce byla získána i řada „předobjevových“ pozorování, tj. těch, která čekala na dodatečné nalezení na fotografických deskách snímaných ve „správném“ místě bez znalosti, jaký významný objekt se tam nachází. A tak objekt byl vlastně zachycen již 15. března 1993. V době objevu byl kometární sled jen 4 stupně od Jupitera.

Z prvých pozorování byla spočtena konvenční parabolická dráha. Ta ale ukazovala, že objekt je uvnitř sféry gravitačního vlivu Jupitera. A tak se již všechny další výpočty dráhy prováděly pro obecný případ eliptické dráhy, s plným uvážením gravitačního vlivu Jupitera. Již 4. dubna 1993 bylo mimo pochybnost zjištěno, že dráha tohoto sledu komet je, alespoň v současné době, vázána gravitačně k Jupiteru. 22. května 1993 bylo již k dispozici téměř 200 pozorování a dráha z nich mohla být určena s velkou přesností pro epochu 22. června 1993. Její poloosa 5,16 astronomické jednotky (oběžná doba 11,7 let), její malá numerická výstřednost 0,065 a sklon 1,3 stupně vedly ke zjištění, že před svým objevem prošla kometa 8. července 1992 jen 0,0008 (později upřesněno na 0,0006) astronomických jednotek od Jupitera, tj. těsně nad jeho povrchem (Jupiter má poloměr 0,0005 astronomických jednotek). V té době asi byla kometa ještě jen jedním větším tělesem, které se působením slapových sil, svou rotací a za přispění aerodynamického tlaku okrajových vrstev ovzduší Jupitera rozpadla na řadu menších částí. Ty se s malou rozdílovou rychlostí od sebe pomalu vzdalovaly, až 24. března 1993 se poprvé ukázaly manželům Shoemakerovým a Levymu. Z minulosti je znám podobný případ rozpadu komety Brooks 2, která se v roce 1886 rozdělila slapovými silami na dvě větší části a několik menších krátce žijících úlomků, když byla cca 0,001 astronomické jednotky od Jupitera.

Dráha komety Shoemaker-Levy 9, vlastně všech těch komet „na šňůrce perel“, je drahou Jupiterova měsíce s velkou excentricitou (velkou vůči Jupiteru, ne vůči Slunci). Jeden oběh kolem Jupitera trvá kometám dva roky. Vypočtená dráha navíc ukázala, že všechny tyto „komety na šňůrce“ projdou 25. července 1994 jenom 0,0003 astronomické jednotky od středu Jupitera: vlastně nemohou „projít“, vždyť Jupiter je větší! Poprvé byla tak předpovězena srážka komety, dokonce celé řady komet, s nějakým jiným tělesem, s největší planetou našeho systému, s Jupiterem. A nám zbývá ten úkaz letošní léto pozorovat. Ze Země nebudeme mít příliš možností vidět to přímo. Všech 17 komet a možná ještě více neodlišených méně aktivních těles na „šňůrce perel“ bude postupně vlétávat do ovzduší Jupitera mezi 17. až 23. červencem 1994, ale na straně odvrácené od Země. Dnes již víme o 21 oddělených kometárních obalech (komách), které všechny náleží velmi málo aktivním kometárním jádrům, tzn. že tato jádra jsou hmotnější, než by odpovídalo průměrné kometě. Zvláštní náhodou máme však naše prodloužené oči bystrozrakých pozemšťanů, televizní kamery, umístěné na palubě několika kosmických sond (Voyager 2, Galileo), které vidí Jupiter z jiných míst v prostoru a mohou být použity jako vhodné pozorovací stanice dívající se „za roh“ našich pozemských možností. Musí ale být včas naprogramovány k novým úkolům. Časová nepřesnost předpovědi jednotlivých srážek dva měsíce před nimi bude asi hodina; několik hodin před srážkami bude nepřesnost již jen několik málo minut.

Pro deset nejjasnějších objektů celého kometárního sledu získali Scotti, Gehrels a Metcalfe přesné pozice dalekohledem Spacewatch na Kitt Peaku v Arizoně a mohli tak provést nezávislý výpočet jejich jednotlivých drah. Tím se všechny dřívější výpočty provedené pro nejjasnější jádro (označované č. 7) potvrdily a o předpovědi srážky všech jednotlivě sledovaných jader s Jupiterem nemůže již být žádných pochyb.

Jak bude tento úkaz, či vlastně sled úkazů, probíhat? Nevíme to zase tak dobře. Zdenek Sekanina, americký astronom z JPL, absolvent Karlovy univerzity v Praze, který je znám po celém světě svými pionýrskými pracemi o kometách, se podjal riskantního úkolu průběh tohoto úkazu předpovědět. Sledování průletu velkých meteoroidů (meteoroid - objekt pohybující se planetární soustavou, menší než asteroid; pokud pronikne jeho zbytek na povrch Země, nazýváme jej meteorit) zemským ovzduším mu k tomu poskytlo alespoň základní kalibrační údaje. Vědecky sledovaný průlet meteoroidů ovzduším se však týká jen těles menších než 10 metrů. A tak je celý Sekaninův počítačový model jevu založen spíše na spekulativní teorii o průniku velkých těles ovzduším, kterou nedávno publikoval Chyba s kolektivem autorů v časopise „Nature“ a kterou mohl ověřit jen na pádu tunguzského meteoritu, na arizonském kráteru ap., tedy jen velmi nepřímo, bez přesnějších pozorovacích údajů.

Sekanina především ukázal, že při přiblížení k Jupiteru se slapově rozpadne jen asi největší z komet „na šňůrce“, těleso č. 7, jehož rozměr odhaduje z pozorování Hubblovým dalekohledem na 5 kilometrů. To ostatně lze usuzovat i z toho, že slapový gravitační rozpad nastal již při předchozím přiblížení k Jupiteru a všechna dnešní tělesa tak získala již předem podkritické rozměry z hlediska dalšího slapového rozpadu. Rychlost vniknutí do ovzduší Jupitera bude velmi velká, 59 km/s. Spekulativní Chybova teorie nemusí již mít schopnost popisu tak velkých a rychlých výměn energií. Atmosféru Jupitera známe poměrně dobře z předchozích letů kosmických sond. Sekanina použil vlastně značně přesný model atmosféry Jupitera připravený pro let sondy Galileo (ve vzdálenosti 71 495 km od středu Jupitera je průměrný tlak jeho ovzduší 100 hP (milibar)).

Každá z komet „na šňůrce“ potom zanikne během cca 10 časových vteřin úplného rozpadu a vypaření v Jupiterově ovzduší. Největší z nich projde až do tlakové hladiny 1 000 hP (milibar, stejný tlak jako má ovzduší při zemském povrchu). Přitom světelný jev, který způsobí, tj. bolid, bude mít při pozorování ze Země zdánlivou jasnost cca minus desáté hvězdné velikosti, bude tedy mnohem jasnější, než je Jupiter sám; bohužel na té straně planety, která je od nás odvrácena. Tak snad nám sonda Galileo ukáže, jak dobrá byla tahle Sekaninova předpověď. Ze Země budeme nejspíše moci pozorovat krátké záblesky přídavného osvětlení Jupiterových měsíčků světlem bolidů.

Kromě toho se do ovzduší Jupitera rozpráší ohromné množství hmoty, která bude mít pro Jupitera globální charakter a může dočasně způsobit měřitelné zjasnění celé planety. Ještě ve vzdálenosti jednoho milionu kilometrů by případný rozpínající se prachový obal odrážel více slunečního světla než sám Jupiter. Spíše však tento prachový přídavek silně ovlivní nižší atmosférické vrstvy Jupitera. Navíc celá řada drobných neaktivních úlomků z původní komety, vlastně velmi hustý roj meteoroidů, bude nejen v celém tomto období, ale nejméně měsíc před ním a měsíc po něm nepřetržitě vnikat do atmosféry Jupitera.

V každém případě jevy, které budeme pozorovat, nemají v historii výzkumu sluneční soustavy obdoby. Co to „provede“ se samotným Jupiterem a jeho ovzduším, to si dnes netroufá vůbec nikdo ani odhadnout. Možná nová velká Jupiterova skvrna... Nebo něco ještě mohutnějšího? Někde poblíž dráhy měsíčku Io se začne patrně tvořit další prstenec Jupitera.

Právě to, že budeme svědky srážky celé řady různě velkých těles s Jupiterem v poměrně dlouhém časovém intervalu, slibuje pravou pozorovatelskou „žeň objevů“. Ve vánočním blahopřání, které jsem od Zdenka Sekaniny dostal, označil letošní rok jako „Rok velkého žuchnutí komety do Jupitera“: opravdu trefně zkrácený předobraz toho, čím letošní rok přispěje k poznání našeho planetárního osudu.

Vraťme se do našich pozemských podmínek, které se nám jen zdánlivě jeví jako daleko od meziplanetárního prostoru a jeho vlivů. Tak jako do Jupitera, může kometa „žuchnout“ do Země. Budeme o tom, v nejlepším případě, vědět jen rok či dva předem. V minulosti Země bylo takových událostí nepočítaně. Za svou existenci vyvinutých savců patrně vděčíme ve své podstatě nepředvídatelnému, ale srozumitelnému přírodnímu dění: srážce s mimozemským tělesem. Ale i naše budoucnost je riskantní tváří v tvář stejnému procesu. Zavazuje nás to nejen k lepšímu poznání meziplanetární střelnice, ale i ke snaze lépe porozumět složitým atmosférickým, oceánským, chemickým, fyzikálním a biologickým následkům katastrofických ovlivňování našeho světa. Srážka komet s Jupiterem jistě obohatí naše znalosti těchto procesů.