Kuidas ja miks planeedid surevad?

Planeedid ei

(Pildi krediit: Vadim Sadovski/Shutterstock)



Enamik planeete võib eksisteerida pikka aega, kuid need ei saa kesta igavesti. Näljased tähed ja vägivaldsed planeetide naabrid võivad maailma täielikult hävitada, samas kui löögid ja liigne vulkaanilisus võivad muuta elamiskõlbliku maailma steriilseks, eemaldades planeedilt vee. On ka palju teoreetilisi viise, mis võivad planeedi lõppu kirjutada, kuid nii palju kui me teame.



'Planeedid surevad kogu aeg meie galaktilises naabruses,' kirjutas Prantsusmaal Bordeaux'is asuva Laboratoire d'Astrophysique de Bordeauxi planeedimodelleerija Sean Raymond. ajaveebisari, kuidas planeedid surevad . Raymond on uurinud lugematuid viise, kuidas planeedid võiksid oma lõpu saavutada. Kuigi mitte kõik planeedid ei sure, leiab enamik lõpuks tee planeetide surnukuuri.

Kliimakatastroof

Maa kliimatsükkel mängib olulist rolli selle tagamisel, et planeedil pole elu säilitamiseks ei liiga palav ega liiga külm. Kuid pole vaja palju, et sellise kivise maailma nagu Maa kliima lööks välja, vallandades sündmused, mis viivad kas uskumatult kuuma planeedi või lumepallimaailma.



Maal reguleerib temperatuuri atmosfääri süsinikdioksiidi kogus. Süsinikdioksiid ja muud kasvuhoonegaasid atmosfääris (näiteks vesi, metaan ja dilämmastikoksiid) toimivad tekina, hoides planeedi soojas, aeglustades seda, kui suur osa päikesekiirgusest kosmosesse tagasi pääseb. Kui süsinikdioksiid koguneb atmosfääri, soojendab see planeedi pinda, põhjustades rohkem vihma . Seejärel eemaldab vihmasadu atmosfäärist osa süsinikdioksiidist ja ladestab selle merepõhja karbonaatkivimitesse ning planeet hakkab jahtuma.

Kui süsinikdioksiid koguneb atmosfääri kiiremini, kui seda on võimalik kivimitesse imenduda, näiteks vulkaanilise aktiivsuse suurenemise tõttu, võib see käivitada põgenenud kasvuhooneefekti. Temperatuur võib tõusta üle vee keemistemperatuuri, mis võib olla elu säilitamise probleem, kuna kogu elu, nagu me seda teame, vajab vett. Temperatuuri tõus võib ka atmosfääri kosmosesse pääseda, eemaldades kaitsekilbi, mis suunab planeedi päikese ja teiste tähtede kiirguse kõrvale.

Kunstnik



Kunstniku ettekujutus külmunud planeedist. Kui planeedil läheb piisavalt külm, võib sellest saada lumepallimaailm.(Pildi krediit: Shutterstock)

'Kasvuhooneküte on atmosfääri jaoks eluline ja teatud määral soovitav,' kirjutas Raymond. 'Aga asjad võivad käest ära minna.'

Kuumus pole ainus viis, kuidas kliima surmavaks võib muutuda. Kui planeedil on piisavalt külm, muutub see keha a lumepallimaailm , jääga kaetud kivine objekt. Jää ja lumi on heledad ja peegeldavad suure osa tähe soojusest tagasi kosmosesse, mistõttu maailm jahtub veelgi. Maailmas, kus on pinnavulkaanid, võivad pursked süsinikdioksiidi ja muid gaase atmosfääri tagasi paisata, kuumutades maailma uuesti üles. Kuid kui lumepallitingimused ilmnevad planeedil, millel puudub plaattektoonika - ja seega ka vulkaanid -, võib maailm olla lumepalliseisundis jäädavalt lukustatud.



Raymondi sõnul on oht kõigil potentsiaalselt elu kandvatel planeetidel kliimakatastroof , mis võib muuta planeedi elamiskõlbmatuks, kuid mitte täielikult hävitada.

Laava või elu

Naabermaailmade puksiir võib tõmmata planeedi orbiiti, mis avaldab survet planeedi sisemusele ja suurendab Maa keskmise kihi, vahevöö kuumust. See kuumus peab leidma viisi põgenemiseks ja kõige tüüpilisem meetod on läbi vulkaani.

Vulkaaniline tegevus võib oluliselt mõjutada planeedi keskkonda. Vastavalt University Corporation for Atmospheric Research , vulkaani poolt atmosfääri paisatud gaasi- ja tolmuosakesed võivad mõjutada planeedi atmosfääri, jahutada planeeti ja varjutada seda sissetuleva kiirguse eest. 1815. aastal puhkes Tambora mägi , mis on Maa ajaloo suurim purske, paiskas nii palju tuhka, et alandas globaalseid temperatuure, muutes 1816. aasta niinimetatud „aasta ilma suvena”.

Vulkaanid võivad põhjustada ka vastupidist mõju - globaalset soojenemist -, kuna need eraldavad atmosfääri kasvuhoonegaase. Sagedased ja suured vulkaanipursked võivad vallandada põgenenud kasvuhooneefekti, mis muudaks elamiskõlbliku maailma nagu Maa millekski rohkem nagu Veenus .

Me ei pea kaugelt otsima vulkaanimaailma tegelikku näidet. Jupiteri kuu Io on Päikesesüsteemi vulkaaniliselt kõige aktiivsem keha, kus on sadu vulkaane, mis pidevalt purskavad. Kui Maad tõmbaks sama palju kui Io -d Jupiteri gravitatsioonijõud, oleks Raymondi sõnul Maal kümme korda rohkem vulkaanilist aktiivsust kui Io.

Komeetide õnnetus

Kivised asteroidid ja jäised komeedid on planeedipurud, mis võivad nende naabermaailmadele tekitada olulisi probleeme, eriti kui neid viskavad jää- ja gaasigigandid.

Kui planeedid astuvad oma viimastele orbiitidele, võivad nende gravitatsioonilised tõmburid asteroide ja komeete ringi liigutada. Mõni võib suruda planeedisüsteemi äärealadele, teised aga sissepoole, lõpuks põrkudes kokku kiviste maailmadega, kus elu võib üritada areneda.

Meie välises päikesesüsteemis lükkasid Neptuuni lõplikud liikumised püsivale orbiidile asudes mitu komeeti sissepoole, edastades need planeedilt planeedile, kuni jõudsid Jupiterini. Jupiter viskas mõned neist jäistest kehadest väljapoole, kuid teised visati hilise raskepommitamise ajal tuntud aja jooksul Maa poole sissepoole.

Kunstnik

Kunstniku varajase Maa kontseptsioon näitab pinda, mis on suurte löökide all.(Pildi krediit: Simone Marchi / NASA)

Täna koguneb Maa tolmu kujul pidevalt umbes 100 tonni (90 tonni) planeetidevahelist materjali. Objektid, mis on suuremad kui umbes 330 jalga (100 meetrit), kukuvad pinnale alla vaid umbes kord 10 000 aasta jooksul, samas kui kehad, mis on suuremad kui kaks kolmandikku miili (1 kilomeetrit), kukuvad alla vaid üks kord iga 100 000 aasta järel, vahendab NASA. Maalähedaste objektide uuringute keskus .

Kui hiiglaslikud planeedid viskavad neid hävitavaid purusid päikese poole, suurenevad kokkupõrked ja löögid toimuvad sagedamini. Keskmise suurusega esemed võivad atmosfääri paisata tolmu ja prahti, mis võib häirida atmosfääriprotsesse. Hiiglaslikud löögid võivad põhjustada veelgi hullemaid tagajärgi mitte ainult nullpinnal toimunud laastamise tõttu, vaid ka seetõttu, et need võivad õhku paisata piisavalt prahti. mõju talvele , visates planeedi mini jääaega. Kui järjestikku vallandatakse piisavalt mõjusid, võivad kliimamõjud üksteisele tugineda, kuni need muutuvad lõpuks maailma elamiskõlbmatuks.

Teiste tähtede ümbrusest leitud planeetide jääkide vaatluste põhjal arvutas Raymond, et umbes 1 miljard galaktika Maa-sarnast planeeti hävitab lõpuks asteroidide pommitamine.

Halb suur vend

Päikesesüsteemi kõige massiivsema objektina pärast päikest Jupiter käitub nagu kaitsev suur vend , mis kaitseb väiksemaid kiviseid planeete prahi eest ja hiiglased teistes maailmades mängivad tõenäoliselt sama rolli. Kuid kui gaasigigant nagu Jupiter muutuks ebastabiilseks, võib see mõjuda hävitavalt ümbritsevatele väiksematele maailmadele.

Pärast tähtede tekkimist tekitab järelejäänud materjali ketas planeete. Ketta gaasist ja tolmust pärinevad gravitatsioonilised tõmburid avaldavad planeetidele jõudu ja võivad gaasigigandid esimesel paaril aastal rivis hoida. Kui see on aga kadunud, saavad planeedid oma orbiiti kergemini muuta. Kuna hiiglaslikud planeedid on palju väiksemad kui nende kivised õed -vennad, võivad nende gravitatsioonilised tõuked oluliselt muuta väiksemate planeetide orbiitide nihutamist. Kuid suured maailmad pole immuunsed; kaks hiiglaslikku planeeti võivad üksteist tirida ja võivad isegi üksteisele väga lähedale minna. Raymondi sõnul põrkuvad need hiiglased harva kokku, pakkudes üksteisele hoopis gravitatsioonilööke. Lõpuks võidakse mõned maailmad orbiidilt täielikult välja visata ja nad võivad hakata kosmoses hõljuma, ilma tähtedeta.

Raymond arvutas, et gaasihiiglased on hävitanud umbes 5 miljardit kivist maailma. Suurem osa hävingust toimus tõenäoliselt varsti pärast planeetide tekkimist. Kuid käputäis juhtus arvatavasti hiljem süsteemi eluea jooksul, pärast seda, kui elul oli aega areneda. Kui ainult 1% gaasihiiglastest muutus oma planeedi eluea jooksul ebastabiilseks, siis on võimalik, et 50 miljonit planeedisüsteemi on hävinud asustatud maailmad, visates need oma tähte.

Üks võimalus planeetide hävitamiseks on üksteisega kokkupõrge, kuid tõenäoliselt seda ei tehta

Üks võimalus planeete hävitada on üksteisega kokkupõrge, kuid seda ei juhtu ilmselt nii sageli.(Pildi krediit: Vadim Sadovski/Shutterstock)

Tähtedega suupisteid

Nagu planeedid, võivad ka tähed lõppeda ja nende ümberkujundamisel võib olla drastiline mõju nende ümber tiirlevatele planeetidele.

Punased kääbus tähed Näiteks võib nende pikaajalise heleduse saavutamiseks kuluda rohkem kui 100 miljonit aastat, mis on kümme korda pikem kui meie päike. Punase kääbuse ümber tiirlevad planeedid võivad asuda mõne miljoni aasta jooksul elamiskõlblikus tsoonis, kuid tähe heledamaks muutudes võib igasugune elu säilitav vesi kõrgemate temperatuuride all ära aurustuda.

Kuid kuuma punase kääbuse ümber tiirlevad planeedid võivad siiski elu säilitada. 'Me ei tea, kas see protsess kuivatab planeedid täielikult või eemaldab vaid mõne ookeani väliskihi,' kirjutas Raymond. 'Kui planeedi sisemuses on piisavalt vett (arvatakse, et Maa pinnavesi on paar korda suurem kui vahevööndis), siis võib see vastu pidada ookeanide kaotamisele, tekitades hiljem uusi gaase. See on keeruline koostoime geoloogia ja astronoomia vahel ning tulemus pole praegu teada. ' Raymond hindas et 100 miljardit planeeti võis nende punane kääbus kuivada.

Päikesekujulised tähed annavad elamiskõlblikele planeetidele rohkem aega veest kinni hoida, andes elule võimaluse. Kuid ka päikese temperatuur muutub, muutudes miljardite aastate jooksul aeglaselt heledamaks. Raymondi sõnul pole miljardi aasta pärast planeet enam elamiskõlblikus tsoonis; vesi ei jää Maa pinnal enam vedelaks. Selle asemel läbib planeet kiire kasvuhooneefekti ja näeb lõpuks välja nagu Veenus.

Kui päikesetaoline täht jõuab 10 miljardi aastani, saab ta vesiniku otsa ja paisub kuskil 100–200-kordseks praegusest suurusest. (Meie päike on 4,5 miljardit aastat vana, nii et meil on aega, enne kui see juhtub.) Päikesesüsteemis neelab täht Veenuse ja Merkuuri, päikese muutuv gravitatsioon aga tõukab Marsi ja välisplaneetid kaugemale. Maa on otse serval ja võib saada kummagi saatuse. Ligikaudu 4 miljardit kivist maailma tarbib tõenäoliselt aeglaselt helendav täht.

Kõige massiivsemad tähed plahvatavad tulises supernoovas pärast suhteliselt lühikest, mõne miljoni aasta pikkust eluiga. Nende massiivsete tähtede ümber pole planeete leitud, kuid see võib olla tingitud sellest, et otsida on nii vähe massiivseid tähti ja eksoplaneete on endiselt raske leida, kirjutas Raymond. Mõlemal juhul hävivad tähe plahvatuslik surm tõenäoliselt kõik planeedid nende hiiglaslike tähtede ümber.

See artikkel on inspireeritud astronoom Sean Raymondi seeriast Kuidas planeedid surevad .

Lisaressursid: