Przez prawie cztery lata statek kosmiczny Kepler NASA przemierzał przestrzeń kosmiczną, badając nasz zakątek galaktyki. Monitorował ponad 150 000 gwiazd, szukając planet wielkości Ziemi, które należały do innych układów słonecznych. Misja nie zawiodła; Kepler znalazł niezliczone przykłady rodzaju planety znanej jako super-Ziemia.
Te odległe planety mogą przypominać ci dom - są skaliste, mniejsze od gazowych gigantów, położone w pobliżu gwiazdy i mają stosunkowo cienką atmosferę. Ale są znacznie większe niż niebieski marmur: te super-Ziemie mają masę od dwóch do 10 razy większą niż nasza Ziemia.
Ponieważ jest tam tak wiele superziem, nasuwa się pytanie: co by się stało z naszą planetą, gdyby była dwa, a nawet 10 razy większa niż obecnie?
Możliwe, że Ziemia i inne wewnętrzne planety Układu Słonecznego zmierzały w tym kierunku, powiedział Live Science Mickey Rosenthal, doktorant badający tworzenie planet na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Jedna z teorii głosi, że olbrzymia planeta Jowisz stała się tak duża, że odcięła dostęp do kosmicznych elementów budulcowych potrzebnych do powiększenia wewnętrznych planet - skutecznie je głodząc, powiedziała Rosenthal.
Bez względu na powód obecnej wielkości Ziemi, nie ma sposobu, aby naprawdę wiedzieć, co stałoby się z Ziemią, gdyby była super. Ale naukowcy mają pewne pomysły oparte na tym, czego dowiedzieli się o naszych dalekich kuzynach.
Na początek byłbyś krótszy - ty, Mount Everest i każde drzewo w Kalifornijskim Sequoia National Park - ponieważ jeśli zwiększysz rozmiar planety i utrzymasz wszystko inne identyczne, grawitacja również wzrośnie. Gdyby Ziemia była dwukrotnie większa, byłbyś cięższy, ponieważ siła grawitacji wzrasta wraz ze wzrostem gęstości i promienia planety. Odporność na przyciąganie grawitacyjne wymagałaby więcej energii, więc struktury, które mamy dzisiaj, nie byłyby wystarczająco silne, aby stać tak wysokie, jak teraz.
Z większą planetą i silniejszym polem grawitacyjnym Ziemia również doświadczyłaby większej liczby kolizji, powiedział Rory Barnes, teoretyk, który bada mieszkalność planet na Uniwersytecie w Waszyngtonie, powiedział Live Science. Barnes powiedział, że jako superplaneta większy wpływ grawitacji na Ziemi skutecznie przyciągałby coraz więcej asteroid, więc zderzenia typu „Armageddon” stałyby się większym problemem niż są teraz.
Gdyby hipotetyczna super-Ziemia była jeszcze większa, powiedzmy, 10-krotnie w stosunku do swojej obecnej masy, mogłyby nastąpić dramatyczne zmiany we wnętrzu Ziemi. Żelazny rdzeń i ciekły płaszcz również byłyby 10 razy większe, a przy większej grawitacji działającej na większą masę wzrosłoby ciśnienie pod powierzchnią Ziemi. Barnes powiedział, że to wysokie ciśnienie może spowodować zestalenie rdzenia żelaza.
Na chwilę obecną prądy konwekcyjne w naszym częściowo płynnym rdzeniu generują pole magnetyczne Ziemi. Ale jeśli rdzeń zestali się, prądy zatrzymałyby się, a pole magnetyczne mogłoby zostać osłabione lub wyeliminowane, powiedział Barnes. Barnes powiedział, że jeśli nasze pole magnetyczne zaniknie lub zniknie, byłoby bardzo szkodliwe dla życia na Ziemi.
Barnes zauważył, że nasze pole magnetyczne „chroni życie na planecie przed nieprzyjemnością kosmiczną”. Bez niego naładowane cząstki latające w przestrzeni, zwane również burzami słonecznymi, mogłyby uderzyć w Ziemię. Te małe cząsteczki mogą powodować różnego rodzaju problemy, w tym rozbicie DNA i zwiększenie ryzyka raka, powiedział.
Barnes wskazał również, że większe wnętrze może sprawić, że super-Ziemia będzie bardziej aktywna wulkanicznie niż jest teraz. Gdy promień planety rośnie, w środku jest więcej energii i coraz mniej miejsc do ucieczki. Powiedział, że więcej erupcji wulkanicznych nie byłoby zaskoczeniem. Tektonika płyt również byłaby inna na super-Ziemi. Ale dokładny efekt jest wciąż otwartym pytaniem. Większy płaszcz byłby również cieplejszy, prawdopodobnie powodując silniejsze prądy konwekcyjne, które bardziej popychałyby płyty wokół siebie. Przeciwnie, możliwe jest, że pod wysokim ciśnieniem skorupa byłaby całkowicie stopiona i tektonika płyt w ogóle nie istniałaby.
Opierając się na super-Ziemiach, które naukowcy odkryli do tej pory, nie możemy być pewni, że Ziemia byłaby nadająca się do zamieszkania, gdyby była to super-Ziemia. Teleskop kosmiczny Keplera był najlepszy w wykrywaniu planet blisko swojej gwiazdy - znacznie bliżej Słońca niż Ziemia. Większość superziemi znanych nauce jest prawie tak blisko swojej gwiazdy, jak Merkury dla naszego Słońca.
Aby Ziemia była porównywalna, musiałaby mieć orbitę około 100 dni, powiedział Hilke Schlichting, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Ta orbita może nadawać się do zamieszkania w układach z gwiazdą mniejszą od Słońca, ale gdyby nasza Ziemia była tak blisko naszego Słońca, cała woda na planecie odparowałaby, powiedział Schlichting.
Innymi słowy, Ziemia byłaby poza strefą zamieszkałą i, w gruncie rzeczy, stałaby się planetą parową, powiedziała.
Zaskakujące jest, że wiele odkrytych do tej pory superziemi wydaje się być bogatych w wodę, podobnie jak całe światy wodne, powiedział w wywiadzie Rodrigo Luger, pracownik naukowy Flatiron z Centrum Fundacji Simona Fundacji Simona w Center for Computational Astrophysics w Nowym Jorku. Powiedział, że możliwe jest, że planety te powstały z dużych kawałków lodu, a następnie migrowały blisko swoich gwiazd, co spowodowało stopienie ich lodu.
Jednak planety te mogą nie nadawać się do zamieszkania, ponieważ ich głębokie oceany spadają do litej warstwy lodu. Lód ten nie jest tworzony przez niskie temperatury, ale przez intensywne ciśnienie super głębokiego oceanu, który zmusza cząsteczki wody do stanu stałego. Ta warstwa lodu blokuje wszelkie interakcje między atmosferą a wnętrzem planety, co oznacza, że nie ma cyklu węglowego (proces, w którym węgiel krążył w atmosferze, oceanie i skorupie) lub brak wymiany minerałów (który reguluje długoterminową temperaturę Ziemi poprzez interakcję między atmosferą a płaszczem), według Lugera. To nie sprzyja zamieszkaniu - przynajmniej na całe życie, jakie znamy.
W rzeczywistości naukowcy mają więcej pytań na temat superziemi niż odpowiedzi. I nie do końca rozumiemy fizykę naszego własnego wnętrza, a tym bardziej planety odległej o wiele układów słonecznych, powiedział Luger. Nie wiemy, co by się stało, gdyby Ziemia była superwymiarowa lub bliższa Słońca. Ale do tej pory wydaje się, że mamy szczęście, że nie żyjemy na planecie, która jest jedną z tych rzeczy.
Notka redaktora: Ta historia została zaktualizowana, aby zauważyć, że gdyby Ziemia była dwa razy większa od masy, grawitacja by wzrosła, ale nie dwukrotnie. Ponadto, aby wyjaśnić, że super-Ziemie to planety o masie od 2 do 10 razy większej niż masa naszej planety.
