Кредит зображення: NASA
Ми приречені. Одного разу на Землі з'явиться спалений горішок, який обертається навколо набряклої червоної зірки.
Це кінцева доля будь-якої планети, яка живе поруч із такою основною зіркою, як наше Сонце. Зірки основної послідовності працюють на водень, і коли цього палива вичерпається, вони переходять на гелій і стають червоним гігантом. У той час як перехід Сонця в червоного гіганта є сумною новиною для Землі, крижані планети в найвіддаленіших регіонах нашої Сонячної системи вперше будуть грітися в теплому сонці.
Сонце повільно, але стабільно росте яскравішим і гарячішим протягом свого життя. Коли сонце стане червоним гігантом приблизно через 4 мільярди років, наше знайоме жовте сонце стане яскраво-червоним, оскільки воно, в основному, випромінює енергію нижчої частоти інфрачервоного та видимого червоного світла. Він зросте в тисячі разів яскравіше і все ж матиме більш прохолодну поверхневу температуру, і його атмосфера буде розширюватися, повільно охоплюючи Меркурій, Венеру і, можливо, навіть Землю.
Поки прогнозується, що атмосфера Сонця досягне орбіти Землі в 1 АС, червоні гіганти, як правило, втрачають багато маси, і ця хвиля виганяючих газів може виштовхнути Землю просто поза зоною дії. Але чи споживається Земля, чи просто співається, все життя на Землі відійшло у небуття.
Однак умови, що роблять можливим життя, можуть з’явитися в інших місцях Сонячної системи, згідно з доповіддю, опублікованим у журналі Astrobiology С. Аланом Стерном, директором Департаменту космічних досліджень Південно-Західного інституту в Боулдері, штат Колорадо. Він каже, що планети, розташовані від 10 до 50 АС, будуть знаходитися в зоні проживання червоного гіганта. Житлова зона сонячної системи - це область, де вода може залишатися в рідкому стані.
Житлова зона поступово зміщуватиметься в межах від 10 до 50 АС у міру того, як сонце стає все яскравішим і яскравішим, розвиваючись через свою червону гігантську фазу. Сатурн, Уран, Нептун і Плутон лежать в межах від 10 до 50 АС, як і їх крижані місяці та об'єкти поясу Койпера. Але не всі ці світи матимуть рівний шанс на життя.
Перспективи переживання житла на газоподібних планетах Сатурн, Нептун та Уран можуть не вплинути на все сильний перехід червоного гіганта. Астрономи виявили газоподібні планети, що обертаються близько до своєї материнської зірки в інших сонячних системах, і ці «гарячі Юпітери», схоже, тримаються на газоподібній атмосфері, незважаючи на їхню близькість до інтенсивного випромінювання. Як відомо, життя, напевно, не з’явиться на газоподібних планетах.
Стерн вважає, що Місяць Тритон, Плутон і його місяць Харон, а також об'єкти поясу Койпера матимуть найкращі шанси на життя. Ці тіла багаті органічними хімічними речовинами, а тепло червоного гігантського сонця розтане їхні крижані поверхні в океани.
"Коли сонце стає червоним гігантом, крижані світи нашої Сонячної системи розтануть і стануть океанськими оазисами на десятки до кількох сотень мільйонів років", - говорить Стерн. "Наша Сонячна система тоді буде не один світ з поверхневими океанами, як це відбувається зараз, а сотні, для всіх крижаних лун планет-гігантів, а крижані карликові планети поясу Койпера також будуть нести океани. Оскільки температура на Плутоні не буде сильно відрізнятися, ніж температура в Майамі-Бічі зараз, я люблю називати ці світи «теплими плутосами», аналогічно безлічі гарячих Юпітерів, виявлених на орбітах навколо сонця в останні роки ».
Однак вплив сонця - не вся історія - характеристики планетарного тіла проходять довгий шлях до визначення придатності. Такі характеристики включають внутрішню активність планети, відбивна здатність або "альбедо" планети, а також товщину та склад атмосфери. Навіть якщо на планеті є всі елементи, які сприяють житловій ситуації, життя не обов’язково з'явиться.
"Ми не знаємо, що потрібно для початку життя", - каже Дон Браунлі, астроном з Вашингтонського університету в Сіетлі і співавтор книги "Життя і смерть планети Земля". Браунлі каже, що якщо теплі вологі інтер’єри та органічні матеріали - все, що потрібно, то Плутон, Тритон та об'єкти поясу Койпера можуть утримувати життя.
"Однак, як обережне слово, інтер'єри астероїдів, які виробляли метеорити вуглекислого хондриту, були теплими і мокрими, можливо, мільйони років у першій історії Сонячної системи", - каже Браунлі. "Ці тіла надзвичайно багаті як водою, так і органічними матеріалами, і все ж немає переконливих доказів того, що будь-який астероїдний метеорит коли-небудь в ньому жив".
Орбіта планетарного тіла також вплине на його шанси на життя. Наприклад, Плутон не має такої приємної, регулярної орбіти, як Земля. Орбіта Плутона порівняно ексцентрична, змінюється на відстані від сонця. З січня 1979 року по лютий 1999 року Плутон був ближче до сонця, ніж Нептун, і через сто років він буде майже вдвічі більший за Нептун. Цей тип орбіти призведе до того, що Плутон зазнає екстремального нагрівання, чергуючись з екстремальним охолодженням.
Орбіта Тритона теж своєрідна. Тритон - єдиний великий місяць на орбіті назад, або "ретроградна". У Тритона може бути ця незвичайна орбіта, оскільки він утворився як об'єкт пояса Куйпера, а потім був захоплений гравітацією Нептуна. Це нестабільний союз, оскільки ретроградна орбіта створює припливні взаємодії з Нептуном. Вчені прогнозують, що колись Тритон або вріжеться в Нептун, або розпадеться на крихітні шматочки і утворить кільце навколо планети.
"Часовий графік припливного розпаду орбіти Тритона є невизначеним, тому він може бути навколо, або він може вже розбитися до моменту, коли сонце перетвориться на червоний гігант", - говорить Стерн. "Якщо Тритон поруч, він, мабуть, буде схожий на такий самий вид багатого органічними океанами світу, як Плутон".
Сонце спалить як червоний гігант близько 250 мільйонів років, але чи достатньо часу для життя, щоб закріпитися? Протягом більшої частини життя червоного гіганта сонце буде лише в 30 разів яскравішим, ніж його сучасний стан. До кінця фази червоного гіганта Сонце буде рости більш ніж у 1000 разів яскравіше і періодично випускати імпульси енергії, що сягають яскравості в 6000 разів. Але цей період інтенсивної яскравості триватиме кілька мільйонів років, або максимум десятки мільйонів років.
Стислість найяскравіших фаз червоного гіганта підказує Браунлі, що Плутон не має багато обіцянок на все життя. Через середню орбіту Плутона в 40 АС, Сонце повинно бути в 1600 разів яскравішим, щоб Плутон отримав ту саму сонячну радіацію, яку ми отримуємо на Землі.
"Сонце досягне цієї яскравості, але лише за дуже короткий проміжок часу - лише мільйон років або близько того", - каже Браунлі. "Поверхня та атмосфера Плутона будуть" покращені "з нашої точки зору, але це не буде приємним місцем протягом значного періоду часу".
Після фази червоного гіганта сонце стане слабкішим і скоротиться до розмірів Землі, перетворившись на білого карлика. Далекі планети, котрі грілися у світлі червоного гіганта, знову стануть замороженими крижаними світами.
Тож якщо життя повинно з’явитися в системі червоних гігантів, воно потребує швидкого початку. Вважається, що життя на Землі зародилося 3,8 мільярда років тому, приблизно через 800 мільйонів років після народження нашої планети. Але це, мабуть, тому, що планети у внутрішній Сонячній системі пережили 800 мільйонів років важких обстрілів астероїдами. Навіть якби життя почалося негайно, ранній дощ астероїдів знищив би Землю з цього життя.
Браунлі каже, що для зовнішніх планет може початися нова епоха обстрілів, оскільки червоне гігантське сонце може порушити величезну кількість комет у поясі Койпера.
"Коли червоне гігантське сонце в 1000 разів яскравіше, воно втрачає майже половину своєї маси в просторі", - каже Браунлі. «Це змушує орбітальні органи рухатися назовні. Втрати газу та інші наслідки можуть дестабілізувати пояс Койпера і створити ще один період цікавих обстрілів ».
Але Стерн каже, що планети, обжиті червоним гігантським сонцем, не будуть бомбардуватися так часто, як раніше Земля, тому що древній пояс астероїдів мав набагато більше матеріалу, ніж сьогодні пояс Койпера.
Крім того, зовнішні планети не відчують тих самих ультрафіолетових (УФ) рівнів, які довелося пережити Землі, оскільки червоні гіганти мають дуже низьке УФ-випромінювання. УФ більш високої інтенсивності зірки головної послідовності може завдати шкоди делікатним білкам і РНК-ланцюжкам, необхідним для життя. Життя на Землі могло зароджуватися лише під водою, в глибинах, захищених від цієї інтенсивності світла. Тому життя на Землі нерозривно пов'язане з рідкою водою. Але хто знає, яке життя може зароджуватися на планетах, які не потребують екранування ультрафіолетом?
Стерн вважає, що нам слід шукати докази життя у світах, що нагадують Плутон, що навколо навколо червоних гігантів. Наразі нам відомо про 100 мільйонів зірок сонячного типу в галактиці Чумацький Шлях, які горять як червоні гіганти, і Стерн каже, що всі ці системи могли мати заселені планети в межах від 10 до 50 АС. "Це було б гарним випробуванням часу, необхідного для створення життя в теплих, багатих на воду світах", - говорить він.
"Ідея багатих на органіку віддалених тіл, що випікаються червоною зіркою-гігантами, є інтригуючою, і вона може стати дуже цікавою, якщо недовговічні середовища існування", - додає Браунлі. "Але я радий, що у нашого сонця залишилось хороший запас часу".
Що далі
Хоча велика частина того, що ми знаємо про зовнішню Сонячну систему, базується на віддалених вимірюваннях, зроблених телескопами, заснованими на Землі, 2 січня 2004 р. Вчені зближували об'єкт пояса Койпера. Космічний апарат Stardust пройшов за 136 кілометрів комети Wild2 - величезного снігового кулі, який провів більшу частину свого 4,6 мільярда років життя на орбіті в поясі Койпера. Wild2 зараз орбітує переважно всередині орбіти Юпітера. Браунлі, який є Принциповим слідчим для місії Stardust, каже, що на зображеннях Stardust зображені фантастичні деталі поверхні тіла, сформованого як його давньою, так і недавньою історією. Зображення Stardust показують струмені газу та пилу, що стріляють з комети, оскільки Wild2 швидко розпадається під сильним сонячним теплом внутрішньої сонячної системи.
Щоб дізнатися більше про зовнішню сонячну систему, нам доведеться відправити космічний корабель туди, щоб дослідити. У 2001 році NASA обрала місію «New Horizons» саме для такої мети.
Стерн, який є головним слідчим місії "New Horizons", повідомляє, що збирання космічних кораблів планується розпочати цього літа. Космічний апарат повинен запуститись у січні 2006 року, а Плутон прилетить влітку 2015 року.
Місія "Нові горизонти" дозволить вченим вивчати геологію Плутона та Харона, картографувати їх поверхні та визначати їхні температури. Атмосфера Плутона також буде детально вивчена. Крім того, космічний корабель відвідає крижані тіла в поясі Койпера, щоб зробити подібні вимірювання.
Оригінальне джерело: Журнал з астробіології
