(Zdjęcie: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
Większość planet może istnieć przez długi, długi czas, ale nie mogą trwać wiecznie. Głodne gwiazdy i gwałtowni sąsiedzi planetarni mogą całkowicie zniszczyć świat, podczas gdy uderzenia i nadmierny wulkanizm mogą uczynić świat nadający się do sterylności przez usunięcie planety z jego wody. Istnieje również wiele teoretycznych sposobów, które mogą oznaczać koniec planety, ale o ile nam wiadomo.
„Planety giną przez cały czas w naszym galaktycznym sąsiedztwie” - napisał Sean Raymond, modelarz planet w Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux w Bordeaux we Francji blog na temat umierania planet. Raymond zbadał niezliczone sposoby, w jakie planety mogą osiągnąć swój koniec. Chociaż nie wszystkie planety umierają, większość ostatecznie trafia do kostnicy planetarnej.
Katastrofa klimatyczna
Cykl klimatyczny Ziemi odgrywa ważną rolę w zapewnieniu, że planeta nie jest ani za gorąca, ani za zimna, aby utrzymać życie. Ale klimat w skalistym świecie, takim jak Ziemia, nie wymaga wielkiego wysiłku, wywołując wydarzenia prowadzące do niesamowicie gorącej planety lub świata śnieżki.
Na Ziemi temperatura jest regulowana przez ilość dwutlenku węgla w atmosferze. Dwutlenek węgla i inne Gazy cieplarniane w atmosferze (np. woda, metan i podtlenek azotu) działają jak koc, utrzymując planetę w cieple, spowalniając ilość promieniowania słonecznego uciekającego z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Kiedy dwutlenek węgla gromadzi się w atmosferze, ogrzewa powierzchnię planety, powodując więcej deszczu. Opady deszczu usuwają następnie część dwutlenku węgla z atmosfery i osadzają go w skałach węglanowych na dnie morskim, a planeta zaczyna się ochładzać.
Jeśli dwutlenek węgla gromadzi się w atmosferze szybciej, niż może zostać ponownie wchłonięty przez skały, na przykład z powodu zwiększonej aktywności wulkanicznej, może to wywołać niekontrolowany efekt cieplarniany. Temperatury mogą wzrosnąć powyżej punktu wrzenia wody, co może stanowić problem dla podtrzymania życia, ponieważ każde życie, jakie znamy, wymaga wody. Rosnące temperatury mogą również pozwolić atmosferze na ucieczkę w kosmos, usuwając tarczę ochronną, która odchyla promieniowanie od słońca planety i innych gwiazd.
„Ogrzewanie szklarni jest faktem życia w atmosferze i do pewnego stopnia pożądane”, napisał Raymond. „Ale rzeczy mogą wymknąć się spod kontroli”.
Upał nie jest jedynym sposobem, w jaki klimat może zmienić się w zabójczy. Kiedy planeta robi się wystarczająco zimna, to ciało zamienia się w świat śnieżki, skalisty obiekt pokryty lodem. Lód i śnieg są jasne i odbijają wiele ciepła gwiazdy z powrotem w kosmos, powodując, że świat jeszcze bardziej się ochładza. W świecie z wulkanami powierzchniowymi erupcje mogą zrzucić dwutlenek węgla i inne gazy z powrotem do atmosfery, ogrzewając świat z powrotem. Ale jeśli warunki na kuli śnieżnej wystąpią na planecie pozbawionej tektoniki płyt - a zatem wulkanów - świat może zostać trwale zamknięty w stanie kuli śnieżnej.
Według Raymonda wszystkie potencjalnie nośne planety są narażone na ryzyko katastrofa klimatyczna, co może uczynić planetę niezdatną do zamieszkania, ale nie może jej całkowicie zniszczyć.
Lawa lub życie
Holownik sąsiednich światów może ciągnąć na orbitę planety, co wywiera nacisk na wnętrze planety i zwiększa ciepło środkowej warstwy Ziemi, płaszcza. Upał musi znaleźć sposób na ucieczkę, a najbardziej typową metodą jest wulkan.
Aktywność wulkaniczna może znacząco wpłynąć na środowisko planety. Według University Corporation for Atmospheric Research, cząsteczki gazu i pyłu wrzucone do atmosfery przez wulkan mogą wpływać na atmosferę planety, ochładzając ją i osłaniając przed nadchodzącym promieniowaniem. W 1815 r. Wybuch Mount Tambora, największa erupcja w historii Ziemi, wyrzuciła tyle popiołu, że obniżyła globalne temperatury, czyniąc 1816 r. tak zwanym „rokiem bez lata”.
Wulkany mogą również wywoływać efekt odwrotny - globalne ocieplenie - ponieważ uwalniają gazy cieplarniane do atmosfery. Częste i duże erupcje wulkaniczne mogą wywołać niekontrolowany efekt cieplarniany, który zamieni świat mieszkalny taki jak Ziemia w coś bardziej jak Wenus.
Nie musimy daleko szukać prawdziwego przykładu świata wulkanów. Księżyc Jowisza Io jest najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem w Układzie Słonecznym, z setkami wulkanów, które nieustannie wybuchają. Gdyby Ziemia była szarpana tak samo jak Io jest przyciągana przez siłę grawitacji Jowisza, Ziemia miałaby 10 razy większą aktywność wulkaniczną niż Io, według Raymonda.
Nieszczęście komety
Skaliste asteroidy i lodowe komety są planetarnymi „okruchami”, które mogą powodować znaczące problemy dla ich sąsiednich światów, szczególnie gdy są one rzucane przez lodowe i gazowe olbrzymy.
Gdy planety osiadają na końcowych orbitach, ich holowniki grawitacyjne mogą poruszać planetoidy i komety. Niektóre mogą zostać zepchnięte na obrzeża układu planetarnego, podczas gdy inne są rzucane do wewnątrz, ostatecznie zderzając się ze skalistymi światami, gdzie życie może próbować ewoluować.
W naszym zewnętrznym Układzie Słonecznym ostatnie ruchy Neptuna, gdy osiadł na swojej stałej orbicie, pchnęły wiele komet do wewnątrz, przekazując je z planety na planetę, aż dotarły do Jowisza. Jowisz wyrzucił niektóre z tych lodowych ciał na zewnątrz, ale inne zostały zrzucone do wnętrza Ziemi w okresie znanym jako Późne ciężkie bombardowanie.
Obecnie Ziemia gromadzi codziennie około 100 ton (90 ton metrycznych) materiału międzyplanetarnego w postaci pyłu. Obiekty większe niż około 330 stóp (100 metrów) spadają na powierzchnię tylko około raz na 10 000 lat, podczas gdy ciała większe niż dwie trzecie mili (1 kilometr) spadają tylko raz na kilka 100 000 lat, zgodnie z danymi NASA Centrum badań obiektów bliskich Ziemi.
Kiedy gigantyczne planety podrzucają te niszczycielskie okruchy w stronę słońca, zderzenia się nasilają, a uderzenia zdarzają się częściej. Przedmioty średniej wielkości mogą wyrzucać kurz i zanieczyszczenia do atmosfery, co może zakłócać procesy atmosferyczne. Olbrzymie uderzenia mogą wywoływać jeszcze bardziej tragiczne skutki, nie tylko z powodu dewastacji w punkcie zerowym ziemi, ale także dlatego, że mogą wyrzucić wystarczającą ilość gruzu, aby spowodować uderzenie zimarzucając planetę w mini epokę lodowcową. Przy wystarczającej liczbie uderzeń z rzędu efekty klimatyczne mogą narastać jeden na drugim, dopóki ostatecznie nie uczynią świata niezdatnym do zamieszkania.
Na podstawie obserwacji pozostałości planet odkrytych wokół innych gwiazd, Raymond obliczył, że około 1 miliarda planet podobnych do Ziemi w galaktyce zostanie ostatecznie zniszczonych przez bombardowanie asteroid.
Zły starszy brat
Jako najbardziej masywny obiekt w Układzie Słonecznym po Słońcu, Jowisz zachowuje się jak starszy brat opiekuńczy, osłaniając mniejsze skaliste planety przed gruzem, a giganci z innych światów prawdopodobnie grają tę samą rolę. Ale gdyby gazowy gigant, taki jak Jowisz, stałby się niestabilny, mogłoby to mieć druzgocący wpływ na otaczające go mniejsze światy.
Po utworzeniu gwiazd, dysk z resztek materiału daje początek planetom. Holowniki grawitacyjne z gazu i pyłu w dysku wywierają siłę na planety i mogą utrzymać gigantów gazowych w linii przez pierwsze kilka milionów lat. Jednak gdy już zniknie, planety mogą łatwiej zmieniać swoje orbity. Ponieważ gigantyczne planety są znacznie mniejsze niż ich skaliste rodzeństwo, ich siły grawitacyjne mogą znacząco wpłynąć na przesunięcie orbit mniejszych planet. Ale duże światy nie są odporne; dwie gigantyczne planety mogą się do siebie szarpać, a nawet mogą przechodzić bardzo blisko siebie. Według Raymonda ci olbrzymi rzadko zderzają się, zamiast tego zapewniając sobie kopnięcia grawitacyjne. W końcu mogą istnieć niektóre światy wykopany orbity całkowicie i zostań skazany na pływanie w przestrzeni kosmicznej nieprzyłączony do żadnej gwiazdy.
Raymond obliczył, że około 5 miliardów skalistych światów zostało zniszczonych przez gazowych gigantów. Większość zniszczeń nastąpiła prawdopodobnie wkrótce po uformowaniu się planet. Jednak garstka prawdopodobnie wydarzyła się później w życiu systemu, po tym jak życie miało czas na ewolucję. Jeśli tylko 1% gazowych gigantów stał się niestabilny w późniejszym okresie życia planetarnego, możliwe jest, że 50 milionów układów planetarnych zniszczyło zamieszkałe światy, podrzucając je do swojej gwiazdy.
Gwiezdne przekąski
Podobnie jak planety, gwiazdy mogą dobiec końca, a ich transformacja może mieć drastyczny wpływ na planety, które je krążą.
Czerwone gwiazdy karła, na przykład, osiągnięcie ich długoterminowej jasności może potrwać ponad 100 milionów lat, dziesięć razy dłużej niż nasze słońce. Planety krążące wokół czerwonego karła mogą znajdować się w strefie zamieszkiwalnej przez kilka milionów lat, ale gdy gwiazda staje się jaśniejsza, każda woda podtrzymująca życie może odparować w wyższych temperaturach.
Ale planety krążące wokół gorącego, czerwonego karła wciąż mogłyby utrzymać życie. „Nie wiemy, czy ten proces całkowicie wysusza planety, czy po prostu usuwa kilka zewnętrznych warstw oceanu” - napisał Raymond. „Jeśli planeta ma wystarczającą ilość wody uwięzionej w swoim wnętrzu (uważa się, że Ziemia ma kilka razy więcej wody niż jej powierzchnia w płaszczu), może wytrzymać utratę oceanów przez późniejsze odgazowanie nowych. Jest to złożona gra między geologią a astronomią i wynik jest nieznany - na razie ”. Szacowany Raymond że ich czerwony karzeł mógł wysuszyć 100 miliardów planet.
Gwiazdy podobne do Słońca dają planetom nadającym się do zamieszkania więcej czasu na trzymanie się wody, dając życiu szansę. Ale temperatura Słońca również się zmienia, powoli rozjaśniając się przez miliardy lat. Raymond powiedział, że za miliard lat planeta nie będzie już w strefie zamieszkania; woda nie będzie już pozostawać płynna na powierzchni Ziemi. Zamiast tego planeta przejdzie gwałtowny efekt cieplarniany i ostatecznie skończy wyglądać jak Wenus.
Kiedy gwiazda podobna do Słońca osiągnie 10 miliardów lat, skończy jej się wodór i rozszerzy się do około 100 do 200 razy więcej niż jej obecny rozmiar. (Nasze słońce ma 4,5 miliarda lat, więc mamy trochę czasu, zanim to się stanie.) W Układzie Słonecznym Wenus i Merkury będą połknięty przez gwiazdę, podczas gdy zmieniająca się grawitacja Słońca wypchnie Marsa i planety zewnętrzne dalej. Ziemia znajduje się na krawędzi i może spotkać ją los. Około 4 miliardy skalistych światów jest prawdopodobnie pochłanianych przez powoli rozjaśniającą się gwiazdę.
Wybuchają najbardziej masywne gwiazdy ognista supernowa po stosunkowo krótkim okresie życia wynoszącym kilka milionów lat. Raymond napisał, że wokół tych masywnych gwiazd nie znaleziono żadnych planet, ale może to być spowodowane tym, że jest tak niewiele masywnych gwiazd do przeszukania, a egzoplanet wciąż trudno jest znaleźć. Tak czy inaczej, wszelkie planety wokół tych gigantycznych gwiazd prawdopodobnie zostaną zniszczone przez wybuchową śmierć gwiazdy.
Ten artykuł został zainspirowany serią astronoma Seana Raymonda na temat Jak umierają planety.
Dodatkowe zasoby:
- Dowiedz się więcej o ewolucji planet na Blog PlanetPlanet Seana Raymonda.
- Przeczytaj więcej o planetarne „okruchy”, które docierają do Ziemi, z Centrum obiektów bliskiej ziemi.
- Dowiedz się więcej o różnicach między różne rodzaje gwiazd.
