(Зображення: © Вадим Садовський / Shutterstock)
Більшість планет можуть існувати досить довго, але вони не можуть тривати вічно. Голодні зірки та жорстокі планетарні сусіди можуть повністю зруйнувати світ, тоді як удари та надмірний вулканізм можуть зробити привітний світ стерильним, позбавивши планету його води. Існує також багато теоретичних способів, які можуть прописати кінець планети, але, наскільки нам відомо, не мають.
"Планети постійно гинуть прямо в нашому галактичному мікрорайоні", - написав у своїй книзі Шон Реймонд, планетарний модельєр з Лабораторії де Бордо в Бордо, Франція. серія блогу про те, як гинуть планети. Реймонд дослідив безліч способів того, як планети можуть досягти свого кінця. Хоча не всі планети гинуть, більшість зрештою знаходять свій шлях до монетного планета.
Кліматична катастрофа
Кліматичний цикл Землі відіграє важливу роль у забезпеченні планети ні занадто жарко, ні занадто холодно для підтримки життя. Але клімату на скелястому світі, такому як Земля, не потрібно багато, щоб викинути з удару, викликаючи події, що ведуть до неймовірно гарячої планети або до світу сніжних кульок.
На Землі температура регулюється кількістю вуглекислого газу в атмосфері. Вуглекислий газ та ін парникові гази в атмосфері (наприклад, вода, метан і оксид азоту) діють як ковдра, зберігаючи планету теплом, уповільнюючи те, як багато сонячного випромінювання виходить назад у космос. Коли вуглекислий газ накопичується в атмосфері, він нагріває поверхню планети, змушує його більше дощу. Опади потім виводять частину вуглекислого газу з атмосфери і відкладають його в карбонатних скелях на морському дні, і планета починає остигати.
Якщо вуглекислий газ накопичується в атмосфері швидше, ніж він може бути повторно всмоктується в гірські породи, наприклад, щось подібне до підвищеної вулканічної активності, це може спричинити викид парникових ефектів. Температура може піднятися вище температури кипіння води, що може бути проблемою для підтримання життя, оскільки все життя, наскільки ми знаємо, потребує води. Підвищення температури може також дати можливість атмосфері вийти в космос, знявши захисний щит, який відхиляє випромінювання від сонця планети та інших зірок.
"Опалення теплиці - це факт життя атмосфери, бажаної певної міри", - написав Реймонд. "Але все може вийти з рук".
Тепло - не єдиний спосіб, коли клімат може стати смертельним. Коли планета стає досить холодною, це тіло перетворюється на а Сніжний ком, скелястий об’єкт, вкритий льодом. Лід та сніг яскраві та відбивають велику частину тепла зірки назад у космос, завдяки чому світ ще більше охолоне. У світі з поверхневими вулканами виверження можуть скидати вуглекислий газ та інші гази назад в атмосферу, нагріваючи світ назад. Але якщо на планеті не вистачає тектоніки плит - а отже, вулканів - світ може бути назавжди замкнутий у сніжному стані.
За словами Реймонда, всі потенційно життєві планети можуть ризикувати кліматична катастрофа, що може зробити планету непридатною для життя, але не знищити її повністю.
Лава чи життя
Буксир сусідніх світів може витягнутися на орбіту планети, що тисне на внутрішні поверхні планети і збільшує тепло середнього шару Землі, мантії. Ця спека повинна знайти спосіб вирватися, а найбільш типовий метод - через вулкан.
Вулканічна діяльність може суттєво впливати на довкілля планети. Відповідно з Університетська корпорація з атмосферних досліджень, частинки газу та пилу, викинуті в атмосферу вулканом, можуть впливати на атмосферу планети, охолоджуючи планету і затінюючи її від надходження радіації. У 1815 р. Виверження о Гора ТамбораНайбільше виверження зафіксованої історії Землі викинуло стільки золи, що знизило глобальну температуру, зробивши 1816 рік так званим "роком без літа".
Вулкани також можуть спричинити зворотний ефект - глобальне потепління, оскільки вони виділяють парникові гази в атмосферу. Часті і великі виверження вулканів можуть викликати відплив парникового ефекту, який перетворить житловий світ, як Земля, на щось більше схожа на Венеру.
Нам не потрібно далеко шукати приклад реального життя світу вулканів. Місяць Юпітера Іо є найбільш вулканічно активним тілом у Сонячній системі, що має сотні вулканів, які постійно вивергаються. Якби Земля була буксирована стільки, скільки Іо тягне гравітаційною силою Юпітера, Земля мала б у 10 разів більше вулканічної активності, ніж Іо, за словами Реймонда.
Комета лиха
Скелясті астероїди та крижані комети - це планетарні «крихти», які можуть завдати значних проблем їх сусіднім світам, особливо коли на них кидаються гіганти льоду та газу.
Коли планети осідають на своїх остаточних орбітах, їх гравітаційні буксири можуть переміщати астероїди і комети навколо. Одні можуть бути висунуті на околиці планетарної системи, а інші кидаються всередину, врешті-решт стикаючись зі скелястими світами, де життя, можливо, намагається розвиватися.
У нашій зовнішній Сонячній системі остаточні рухи Нептуна, коли він розташувався на своїй постійній орбіті, засунули кілька комет всередину, переносячи їх від планети до планети, поки вони не досягли Юпітера. Юпітер викинув частину цих крижаних тіл назовні, але інші були кинуті всередину Землі протягом періоду, відомого як Пізні важкі бомбардування.
Сьогодні Земля постійно накопичує близько 100 тонн (90 метричних тонн) міжпланетного матеріалу у вигляді пилу. Об'єкти розміром більше 100 футів вибиваються на поверхню лише раз на кожні 10000 років, тоді як тіла, розміри яких перевищують дві третини милі (1 кілометр), руйнуються лише один раз кожні 100 000 років, згідно з даними NASA Центр досліджень навколоземних об'єктів.
Коли планети-гіганти кидають ці руйнівні крихти до сонця, зіткнення сприймаються, а удари трапляються частіше. Предмети середнього розміру можуть викидати пил і сміття в атмосферу, що може втручатися в атмосферні процеси. Гігантські удари можуть спричинити ще більш жахливі наслідки не тільки через руйнування в нульовому ґрунті, але і тому, що вони можуть викинути достатню кількість сміття, щоб викликати вплив зими, кинувши планету в міні-крижану епоху. У міру того, як кількість наслідків буде ліквідована вниз, кліматичні наслідки могли б розвиватися один до одного, поки вони зрештою не зробили світ непридатним для життя.
На основі спостережень за планетарними залишками, знайденими навколо інших зірок, Реймонд підрахував, що приблизно 1 мільярд планет, схожих на Землю в галактиці, врешті-решт буде знищено обстрілом астероїдів.
Поганий старший брат
Як наймасовіший об’єкт у Сонячній системі після Сонця, Юпітер діє як захисний старший брат, захищаючи менші скелясті планети від сміття, і гіганти навколо інших світів, ймовірно, грають ту саму роль. Але якби газовий гігант, як Юпітер, став нестабільним, це могло б мати руйнівний вплив на менші світи навколо нього.
Після формування зірок, диск із залишкового матеріалу породжує планети. Гравітаційні буксири від газу та пилу в диску діють на планети силу і можуть утримувати газові гіганти в перші кілька мільйонів років. Однак, як тільки його немає, планети можуть змінювати свої орбіти легше. Оскільки планети-гіганти набагато менші, ніж їхні скелясті побратими, їх гравітаційні поштовхи можуть суттєво змінити зміщення орбіт менших планет. Але великі світи не застраховані; дві планети-гіганти можуть буксирувати одна одну і навіть можуть проходити надзвичайно близько одна до одної. За словами Реймонда, ці гіганти рідко стикаються, натомість надаючи гравітаційні удари один одному. Врешті-решт, деякі світи можуть бути вигнали орбіти повністю і стають направленими на плаваючу через космос неприв’язаний до жодної зірки.
Реймонд підрахував, що приблизно 5 мільярдів скелястих світів були знищені газовими гігантами. Більшість руйнувань, мабуть, сталися незабаром після формування планет. Однак, напевно, це трапилося пізніше за життя системи, після того, як життя встигло розвинутися. Якщо лише 1% газових гігантів стали нестабільними пізніше в їх планетарному житті, то можливо, 50 мільйонів планетарних систем знищили населені світи, кинувши їх у свою зірку.
Зоряні перекуси
Як і планети, зірки можуть закінчитися, і їх перетворення може мати різкі наслідки для планет, які їх обходять.
Червоні карликові зіркинаприклад, може знадобитися більше 100 мільйонів років, щоб досягти їх довгострокової яскравості, в десять разів довше, ніж наше сонце. Планети, що обертаються навколо червоного карлика, можуть перебувати в зоні проживання протягом декількох мільйонів років, але в міру того, як зірка росте яскравіше, будь-яка життєзабезпечена вода може випаровуватися за більш високих температур.
Але планети, що обертаються навколо гарячого, червоного карлика, все ж могли підтримувати життя. "Ми не знаємо, чи повністю цей процес висушує планети або просто позбавляє декілька зовнішніх шарів океану", - написав Реймонд. "Якщо планета має достатню кількість води, захопленої у її внутрішніх приміщеннях (вважається, що Земля має в мантії кілька разів більше її поверхневої води), вона могла витримати втрату свого океану, пізніше перегравши нові. Це складна взаємодія між геологією та астрономією та результат невідомий - поки що ». Реймонд підрахував що 100 мільярдів планет, можливо, висушив їх червоний карлик.
Сонячнозорі зірки дають заселеним планетам більше часу, щоб утриматись у воді, даючи шанс життю. Але температура сонця також змінюється, повільно світиться протягом мільярдів років. За мільярд років, за словами Реймонда, планета більше не буде перебувати в житловій зоні; вода більше не залишатиметься рідкою на поверхні Землі. Натомість планета зазнає швидкого парникового ефекту і врешті-решт повернеться схожа на Венеру.
Коли зірка, схожа на сонце, досягне 10 мільярдів років, у неї не вистачить водню та розшириться десь у 100 та 200 разів від її поточного розміру. (Нашому сонцю 4,5 мільярда років, тому ми маємо певний час, перш ніж це станеться.) У Сонячній системі Венера і Меркурій будуть проковтнула зірка, тоді як зміна сили тяжіння Сонця відсуне Марс та зовнішні планети далі. Земля знаходиться прямо на краю і може спіткати будь-яку долю. Приблизно 4 мільярди скелястих світів, ймовірно, споживає зірка, що повільно сяє.
Найбільш масові зірки вибухають у вогненна наднова після відносно короткого терміну експлуатації, що становить кілька мільйонів років. Навколо цих масивних зірок не знайдено жодної планети, але це могло бути тому, що існує так мало масивних зірок для пошуку, а екзопланет все ще важко знайти, написав Реймонд. Так чи інакше, будь-які планети навколо цих гігантських зірок, ймовірно, будуть знищені вибуховою смертю зірки.
Ця стаття була натхненна серією астронома Шона Реймона о Як планети вмирають.
Додаткові ресурси:
- Дізнайтеся більше про планетарну еволюцію на Блог PlanetPlanet Шона Реймонда
- Детальніше про те планетарні «крихти», які досягають Землі, від Центру об'єктів біля Землі.
- Дізнайтеся більше про відмінності між різні типи зірок.
