Cum și de ce mor planetele?

(Imagine: © Vadim Sadovski / Shutterstock)

Majoritatea planetelor pot exista mult timp, dar nu pot dura pentru totdeauna. Stelele înfometate și vecinii violenți ai planetei pot distruge complet o lume, în timp ce impacturile și vulcanismul excesiv pot face sterilă o lume locuibilă prin dezbrăcarea planetei de apă. Există, de asemenea, o mulțime de moduri teoretice care ar putea vraja sfârșitul unei planete, dar nu au făcut-o, din câte știm.

"Planetele mor tot timpul chiar în cartierul nostru galactic", a scris Sean Raymond, un modelar planetar la Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux din Bordeaux, Franța, serii de bloguri despre cum mor planetele. Raymond a investigat numeroase modalități prin care planetele ar putea să își atingă sfârșitul. În timp ce nu toate planetele mor, cei mai mulți își găsesc în cele din urmă drumul spre morgă planetară.

Catastrofă climatică

Ciclul climatic al Pământului joacă un rol important în asigurarea faptului că planeta nu este nici prea caldă, nici prea rece pentru a susține viața. Dar nu este nevoie de mult pentru ca climatul de pe o lume stâncoasă, cum ar fi Pământul să fie aruncat de pe urma, declanșând evenimente care duc fie la o planetă incredibil de fierbinte, fie în lumea unei bile de zăpadă.

Pe Pământ, temperatura este reglată de cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă. Dioxidul de carbon și altele gaze cu efect de seră în atmosferă (cum ar fi apa, metanul și oxidul de azot) acționează ca o pătură, menținând planeta caldă încetinind cât o parte din radiațiile solare scapă înapoi în spațiu. Când dioxidul de carbon se acumulează în atmosferă, acesta încălzește suprafața planetei, determinând să plouă mai mult. Apoi, precipitațiile elimină o parte din dioxidul de carbon din atmosferă și îl depun în rocile carbonatate de pe fundul mării, iar planeta începe să se răcească.

Dacă dioxidul de carbon se acumulează în atmosferă mai repede decât poate fi reabsorbit în roci, din cauza unei activități vulcanice crescute, de exemplu, poate declanșa un efect de seră fugit. Temperaturile pot crește deasupra punctului de fierbere al apei, ceea ce poate fi o problemă pentru menținerea vieții, deoarece toată viața, așa cum știm, necesită apă. Temperaturile în creștere pot permite, de asemenea, atmosfera să scape în spațiu, îndepărtând scutul de protecție care abate radiația de la soarele unei planete și alte stele.

„Încălzirea cu efect de seră este un fapt de viață pentru o atmosferă și de dorit într-un anumit grad”, a scris Raymond. „Dar lucrurile pot ieși din mână”.

Căldura nu este singurul mod în care climatul poate deveni mortal. Când o planetă devine suficient de rece, acel corp se transformă într-o lumea bulgări de zăpadă, un obiect stâncos acoperit cu gheață. Gheața și zăpada sunt strălucitoare și reflectă o mare parte din căldura unei stele înapoi în spațiu, făcând lumea să se răcească și mai departe. Pe o lume cu vulcani de suprafață, erupțiile pot arunca dioxidul de carbon și alte gaze înapoi în atmosferă, încălzind lumea înapoi. Dar dacă condițiile bulgării de zăpadă apar pe o planetă căreia îi lipsește tectonica de platou - și, prin urmare, vulcanii - lumea poate fi permanent blocată într-o stare de bulă de zăpadă.

Potrivit lui Raymond, toate planetele potențial purtătoare de viață prezintă riscul catastrofă climatică, care poate face o planetă nelocuibilă, dar nu o poate distruge complet.

Lavă sau viață

Tugul lumilor vecine poate trage pe orbita unei planete, ceea ce pune presiune pe interiorul planetei și crește căldura stratului mijlociu al Pământului, mantia. Căldura respectivă trebuie să găsească o cale de a scăpa, iar cea mai tipică metodă este printr-un vulcan.

Activitatea vulcanică poate afecta semnificativ mediul unei planete. In conformitate cu Corporația universitară pentru cercetare atmosfericăparticulele de gaz și praf aruncate în atmosferă de un vulcan pot afecta atmosfera unei planete, răcirea planetei și umbrirea acesteia de radiațiile de intrare. În 1815, erupția din Muntele Tambora, cea mai mare erupție din istoria înregistrată a Pământului, a aruncat atâta cenușă încât a scăzut temperaturile globale, făcând din 1816 așa-numitul „an fără vară”.

Vulcanii pot provoca, de asemenea, efectul opus - încălzirea globală - deoarece eliberează gaze cu efect de seră în atmosferă. Frecvente și mari erupții vulcanice ar putea declanșa un efect de seră fugit care ar transforma o lume locuibilă ca Pământul în ceva mai mult ca Venus.

Nu trebuie să căutăm departe un exemplu din viața reală a unei lumi de vulcani. Luna lui Jupiter Io este cel mai activ organism vulcanic din sistemul solar, cu sute de vulcani care sunt în continuă erupție. Dacă Pământul ar fi fost atârnat atât de mult cât Io este atârnat de forța gravitațională a lui Jupiter, Pământul ar avea de 10 ori mai multă activitate vulcanică decât Io, potrivit lui Raymond.

Calamitate cometă

Asteroizii stâncoși și cometele înghețate sunt „firimituri” planetare care pot cauza probleme semnificative lumilor vecine, mai ales atunci când sunt aruncați de giganții de gheață și gaz.

Pe măsură ce planetele se așează pe orbitele lor finale, remorcherele lor gravitaționale pot deplasa asteroizi și comete. Unii pot fi împinși la periferia sistemului planetar, în timp ce alții sunt aruncați în interior, în final se ciocnesc cu lumi stâncoase, unde viața ar putea încerca să evolueze.

În sistemul nostru solar exterior, mișcările finale ale lui Neptun, pe măsură ce s-au așezat pe orbita sa permanentă, au aruncat mai multe comete spre interior, trecându-le de la planetă la planetă până au ajuns în Jupiter. Jupiter a aruncat o parte din aceste corpuri înghețate spre exterior, dar altele au fost aruncate spre interior pe Pământ în timpul unei perioade cunoscute sub numele de Bombardament greu târziu.

Astăzi, Pământul acumulează în mod constant aproximativ 100 de tone (90 de tone) de material interplanetar în fiecare zi sub formă de praf. Obiectele mai mari de aproximativ 330 de metri (100 de metri) se prăbușesc la suprafață doar aproximativ o dată la 10.000 de ani, în timp ce corpurile mai mari de două treimi de mile (1 kilometru) se prăbușesc doar o dată la câțiva 100.000 de ani, potrivit NASA Centrul pentru Studii de Obiecte Aproape de Pământ.

Atunci când planetele uriașe aruncă aceste firimituri distructive spre soare, ciocnirile cresc și impacturile se întâmplă mai des. Obiectele de dimensiuni medii pot arunca praf și resturi în atmosferă, care pot interfera cu procesele atmosferice. Impacturile uriașe pot provoca efecte și mai grave, nu numai din cauza devastării de la nivelul zero, dar și din cauza faptului că ar putea arunca suficiente resturi pentru a provoca impact iarna, aruncând planeta într-o mini epocă de gheață. Cu suficiente impacturi declanșate la rând, efectele climatice s-ar putea dezvolta unul pe celălalt până când în cele din urmă au făcut ca lumea să fie locuibilă.

Pe baza observațiilor despre resturile planetare găsite în jurul altor stele, Raymond a calculat că aproximativ 1 miliard de planete similare Pământului din galaxie vor fi în cele din urmă distruse de un bombardament de asteroizi.

Un frate mai mare rău

Ca cel mai masiv obiect din sistemul solar după soare, Jupiter acționează ca un frate mai mare protector, protejând planetele mai stâncoase de resturi, iar giganții din alte lumi joacă probabil același rol. Dar dacă un gigant pe gaz ca Jupiter ar deveni instabil, acesta ar putea avea un efect devastator asupra lumilor mai mici din jurul său.

După formarea stelelor, discul de materiale rămase dă naștere planetelor. Remorcăle gravitaționale din gazul și praful de pe disc exercită o forță asupra planetelor și pot menține giganții de gaz în linie pentru primii câțiva milioane de ani. Odată ce a dispărut, planetele își pot schimba orbita mai ușor. Deoarece planetele gigant sunt mult mai mici decât frații lor stâncoși, împingerile lor gravitaționale pot face o diferență semnificativă în schimbarea orbitelor planetelor mai mici. Dar lumile mari nu sunt imune; două planete uriașe se pot trage unul de celălalt și chiar pot trece extrem de aproape unul de altul. Potrivit lui Raymond, acești giganți se ciocnesc rar, în schimb se oferă lovituri gravitaționale unul pentru celălalt. În cele din urmă, unele lumi ar putea fi dat afară de orbită complet și deveni consemnat să plutească prin spațiu neasociat cu nici o stea.

Raymond a calculat că aproximativ 5 miliarde de lumi stâncoase au fost distruse de giganții de gaz. Cea mai mare parte a distrugerii s-a produs probabil la scurt timp după formarea planetelor. Cu toate acestea, o mână probabil s-a întâmplat mai târziu în viața sistemului, după ce viața a avut timp să evolueze. Dacă doar 1% din giganții gazului au devenit instabili mai târziu în viața lor planetară, atunci este posibil ca 50 de milioane de sisteme planetare să distrugă lumile locuite aruncându-le în stea lor.

Gustare stelară

La fel ca planetele, stelele pot ajunge la sfârșit, iar transformarea lor poate avea efecte drastice asupra planetelor care le orbitează.

Stele pitice roșiiDe exemplu, poate dura mai mult de 100 de milioane de ani pentru a atinge luminozitatea lor pe termen lung, de zece ori mai lungă decât soarele nostru. Planetele care orbitează o pitică roșie pot fi în zona locuibilă timp de câteva milioane de ani, dar pe măsură ce steaua devine mai strălucitoare, orice apă menținătoare de viață se poate evapora sub temperaturi mai ridicate.

Dar planetele care orbitează un pitic roșu fierbinte ar putea încă să susțină viața. „Nu știm dacă acest proces usucă complet planetele sau doar șterge câteva straturi exterioare ale oceanului”, a scris Raymond. „Dacă o planetă are suficientă apă prinsă în interiorul său (se crede că Pământul are de câteva ori apa de suprafață în manta), atunci ar putea rezista să-și piardă oceanele prin depășirea mai târziu a celor noi. Este o interacțiune complexă între geologie și astronomie și rezultatul nu este cunoscut - deocamdată. " Raymond a estimat este posibil ca 100 de miliarde de planete să fi fost uscate de piticul lor roșu.

Stelele asemănătoare oferă planetelor locuibile mai mult timp pentru a ține apă, oferind vieții o șansă. Dar temperatura soarelui se schimbă, de asemenea, se luminează lent peste miliarde de ani. Într-un miliard de ani, a spus Raymond, planeta nu va mai fi în zona locuibilă; apa nu va mai rămâne lichidă pe suprafața Pământului. În schimb, planeta va suferi un efect de seră rapid și, în cele din urmă, se va termina arătând ca Venus.

Când o stea asemănătoare soarelui împlinește 10 miliarde de ani, va rămâne fără hidrogen și se va extinde undeva între 100 și 200 de ori dimensiunea actuală. (Soarele nostru are 4,5 miliarde de ani, așa că avem ceva timp înainte să se întâmple acest lucru.) În sistemul solar, Venus și Mercur vor fi înghițit de steaîn timp ce gravitatea schimbătoare a soarelui va împinge Marte și planetele exterioare mai departe. Pământul este chiar pe margine și poate suferi fie soarta. Aproape 4 miliarde de lumi stâncoase sunt probabil consumate de o stea strălucitoare.

Cele mai masive stele explodează înăuntru supernova înflăcărată după o viață relativ scurtă de câteva milioane de ani. Nu s-au găsit planete în jurul acestor stele masive, dar acest lucru ar putea fi pentru că există atât de puține stele masive de căutat, iar exoplanetele sunt încă greu de găsit, a scris Raymond. Oricum, orice planete din jurul acestor stele uriașe vor fi probabil distruse de moartea explozivă a stelei.

Acest articol a fost inspirat din seria astronomului Sean Raymond din Cum mor planetele.

Resurse aditionale:

• Aflați mai multe despre evoluția planetară pe Blogul PlanetPlanet al lui Sean Raymond.
• Citiți mai multe despre „firimituri” planetare care ajung pe Pământ, din Centrul pentru obiecte apropiate de pământ.
• Aflați mai multe despre diferențele dintre diferite tipuri de stele.