(Изображение: © Вадим Садовский / Shutterstock)
Большинство планет могут существовать очень долго, но они не могут длиться вечно. Голодные звезды и жестокие соседи по планете могут полностью разрушить мир, в то время как удары и чрезмерный вулканизм могут сделать обитаемый мир бесплодным, лишив планету его воды. Есть также много теоретических способов, которые могли бы обозначить конец планеты, но не, насколько нам известно.
«Планеты умирают все время прямо в нашем галактическом районе», - писал в своей статье Шон Рэймонд, специалист по моделированию планет в Лаборатории астрофизики Бордо в Бордо, Франция. серия блогов о том, как умирают планеты, Раймонд исследовал множество способов, с помощью которых планеты могут достичь своей цели. Хотя не все планеты умирают, большинство в конечном итоге попадают в планетарный морг.
Климатическая катастрофа
Климатический цикл Земли играет важную роль в обеспечении того, чтобы планета не была ни слишком горячей, ни слишком холодной для поддержания жизни. Но не нужно много, чтобы климат в скалистом мире, таком как Земля, вышел из строя, вызвав события, приводящие либо к невероятно горячей планете, либо к миру снежного кома.
На Земле температура регулируется количеством углекислого газа в атмосфере. Углекислый газ и др. парниковые газы в атмосфере (например, вода, метан и закись азота) действуют как одеяло, сохраняя планету теплой, замедляя, сколько солнечной радиации уходит обратно в космос. Когда углекислый газ накапливается в атмосфере, он нагревает поверхность планеты, вызывая дождь, Затем дождевые осадки удаляют часть углекислого газа из атмосферы и откладывают его в карбонатных породах на морском дне, и планета начинает охлаждаться.
Если углекислый газ накапливается в атмосфере быстрее, чем он может реабсорбироваться в породах, например, из-за повышенной вулканической активности он может вызвать побочный парниковый эффект. Температура может подняться выше точки кипения воды, что может стать проблемой для поддержания жизни, поскольку вся жизнь, как мы знаем, требует воды. Повышение температуры также может позволить атмосфере уйти в космос, сняв защитный экран, который отклоняет излучение от солнца планеты и других звезд.
«Тепличное отопление - это факт жизни для атмосферы, и в какой-то степени это желательно», - пишет Рэймонд. «Но все может выйти из-под контроля».
Тепло не единственный способ, которым климат может стать смертельным. Когда планета становится достаточно холодной, это тело превращается в снежный мирКаменистый объект, покрытый льдом. Лед и снег яркие и отражают большую часть тепла звезды обратно в космос, заставляя мир остывать еще дальше. В мире с поверхностными вулканами извержения могут сбрасывать углекислый газ и другие газы обратно в атмосферу, нагревая мир. Но если условия снежного кома возникают на планете, где отсутствует тектоника плит - и, следовательно, вулканы - мир может быть навсегда заблокирован в состоянии снежного кома.
По словам Раймонда, все потенциально несущие жизнь планеты рискуют климатическая катастрофа, что может сделать планету необитаемой, но не уничтожить ее полностью.
Лава или жизнь
Буксир соседних миров может вытянуть орбиту планеты, что оказывает давление на внутреннюю часть планеты и увеличивает тепло среднего слоя Земли, мантии. Это тепло должно найти способ убежать, и самый типичный метод - через вулкан.
Вулканическая активность может значительно повлиять на окружающую среду планеты. Согласно Университетская корпорация атмосферных исследованийчастицы газа и пыли, выбрасываемые в атмосферу вулканом, могут воздействовать на атмосферу планеты, охлаждать планету и защищать ее от падающего излучения. В 1815 году извержение Гора Тамборасамое большое извержение в истории Земли, выбрасывающее столько пепла, что оно понижает глобальные температуры, превращая 1816 год в так называемый «год без лета».
Вулканы могут также вызывать противоположный эффект - глобальное потепление - поскольку они выпускают парниковые газы в атмосферу. Частые и крупные извержения вулканов могут спровоцировать безудержный парниковый эффект, который превратит обитаемый мир, такой как Земля, в нечто больше похоже на Венеру.
Нам не нужно долго искать реальный пример мира вулканов. Луна Юпитера Ио является наиболее вулканически активным телом в солнечной системе с сотнями вулканов, которые постоянно извергаются. По словам Рэймонда, если бы Земля была потянута так же сильно, как Ио - силой Юпитера, то Земля имела бы в 10 раз больше вулканической активности, чем Ио.
Бедствие кометы
Скалистые астероиды и ледяные кометы - это планетарные "крошки", которые могут вызвать значительные проблемы в соседних мирах, особенно когда их бросают ледяные и газовые гиганты.
Когда планеты попадают на свои последние орбиты, их гравитационные буксиры могут перемещать астероиды и кометы. Одни могут быть вытеснены на окраины планетной системы, в то время как другие отбрасываются внутрь, в конечном итоге сталкиваясь с каменистыми мирами, где жизнь может пытаться развиваться.
В нашей внешней солнечной системе последние движения Нептуна на его постоянной орбите толкнули несколько комет внутрь, передавая их с планеты на планету, пока они не достигли Юпитера. Юпитер выбросил некоторые из этих ледяных тел наружу, но другие были брошены внутрь к Земле в течение периода, известного как Поздняя тяжелая бомбардировка.
Сегодня Земля постоянно накапливает около 100 тонн (90 метрических тонн) межпланетного материала каждый день в виде пыли. Согласно данным НАСА, объекты размером более 330 футов (100 метров) падают на поверхность только один раз каждые 10 000 лет, в то время как тела размером более двух третей мили (1 километр) рушатся только один раз каждые несколько тысяч лет. Центр изучения околоземных объектов.
Когда планеты-гиганты подбрасывают эти разрушительные крошки к Солнцу, коллизии резко возрастают, и удары случаются чаще. Объекты среднего размера могут выбрасывать в атмосферу пыль и мусор, которые могут мешать атмосферным процессам. Гигантские удары могут вызывать еще более ужасные последствия не только из-за разрушений в эпицентре, но и потому, что они могут выбрасывать достаточно мусора, чтобы вызвать ударная зима, бросая планету в мини ледниковый период. При достаточном воздействии подряд климатические эффекты могут усиливаться, пока в конечном итоге мир не станет необитаемым.
На основании наблюдений за остатками планет, обнаруженными вокруг других звезд, Рэймонд подсчитал, что около 1 миллиарда планетоподобных планет в галактике в конечном итоге будет уничтожено бомбардировкой астероидов.
Плохой старший брат
Как самый массивный объект в Солнечной системе после Солнца, Юпитер действует как защитный старший братограждая меньшие каменистые планеты от мусора, и гиганты вокруг других миров, вероятно, играют ту же роль. Но если газовый гигант, такой как Юпитер, станет нестабильным, это может иметь разрушительные последствия для меньших миров вокруг него.
После формирования звезд диск из остатков материала рождает планеты. Гравитационные рывки из газа и пыли в диске оказывают воздействие на планеты и могут удерживать газовых гигантов в очереди в течение первых нескольких миллионов лет. Однако, как только он исчезнет, планеты смогут легче менять свои орбиты. Поскольку планеты-гиганты намного меньше своих скалистых братьев и сестер, их гравитационные толчки могут существенно повлиять на смещение орбит меньших планет. Но большие миры не застрахованы; две гигантские планеты могут тянуть друг друга, и даже могут проходить очень близко друг к другу. По словам Раймонда, эти гиганты редко сталкиваются, вместо этого нанося друг другу гравитационные удары. В конце концов, некоторые миры могут быть выгнали орбиты полностью и стать предназначенным для плавания в пространстве непривязанный к любым звездам.
Раймонд подсчитал, что около 5 миллиардов каменистых миров были уничтожены газовыми гигантами. Большая часть разрушений, вероятно, произошла вскоре после формирования планет. Тем не менее, несколько из них, вероятно, произошли позже при жизни системы, после того как жизнь успела эволюционировать. Если только 1% газовых гигантов стал нестабильным позднее в течение своей жизни на планете, то вполне возможно, что 50 миллионов планетных систем разрушили обитаемые миры, бросив их в свою звезду.
Звездная закуска
Подобно планетам, звезды могут подходить к концу, и их трансформация может иметь радикальные последствия для планет, которые вращаются вокруг них.
Звезды красного карликаНапример, может потребоваться более 100 миллионов лет, чтобы достичь своей долговременной яркости, в десять раз дольше, чем наше Солнце. Планеты, вращающиеся вокруг красного карлика, могут находиться в обитаемой зоне в течение нескольких миллионов лет, но по мере того, как звезда становится ярче, любая поддерживающая жизнь вода может испаряться при более высоких температурах.
Но планеты, вращающиеся вокруг горячего красного карлика, все еще могут поддерживать жизнь. «Мы не знаем, полностью ли высушивает этот процесс планеты или просто удаляет несколько внешних слоев океана», - пишет Рэймонд. «Если на планете достаточно воды, пойманной в ловушку внутри (Земля, как полагают, в мантии имеет в несколько раз больше поверхностной воды), то она сможет противостоять потере океанов, опуская позже новые. Это сложное взаимодействие между геологией и астрономией и результат пока неизвестен ". Раймонд оценил что 100 миллиардов планет, возможно, были высушены их красным карликом.
Солнцеобразные звезды дают обитаемым планетам больше времени, чтобы держаться за воду, давая жизни шанс. Но температура Солнца также меняется, медленно осветляясь в течение миллиардов лет. По словам Рэймонда, через миллиард лет планета больше не будет в обитаемой зоне; вода больше не будет оставаться жидкой на поверхности Земли. Вместо этого планета подвергнется быстрому парниковому эффекту и в итоге окажется похожей на Венеру.
Когда солнцеподобная звезда достигнет 10 миллиардов лет, у нее кончится водород и она расширится примерно в 100-200 раз по сравнению с ее нынешним размером. (Наше Солнце 4,5 миллиарда лет, поэтому у нас есть время, прежде чем это произойдет.) В Солнечной системе Венера и Меркурий будут проглоченный звездойв то время как изменяющаяся гравитация Солнца вытолкнет Марс и внешние планеты дальше. Земля прямо на краю и может постигнуть любую судьбу. Примерно 4 миллиарда каменистых миров, вероятно, поглощены медленно сияющей звездой.
Самые массивные звезды взрываются в огненная сверхновая после относительно короткого срока службы в несколько миллионов лет. Вокруг этих массивных звезд не было найдено ни одной планеты, но это может быть потому, что так мало массивных звезд для поиска, а экзопланеты все еще трудно найти, пишет Рэймонд. В любом случае, любые планеты вокруг этих гигантских звезд, вероятно, будут уничтожены взрывной смертью звезды.
Эта статья была вдохновлена серией астронома Шона Рэймонда о Как умирают планеты.
Дополнительные ресурсы:
- Узнайте больше о планетарной эволюции на Блог Планеты Планета Шона Рэймонда.
- Узнайте больше о планетарные "крошки", которые достигают Землиот Центра околоземных объектов.
- Узнайте больше о различиях между разные типы звезд.
