Большинство планет могут существовать очень-очень долго, но они не вечны. Голодные звезды и жестокие соседи-планеты могут полностью уничтожить планету, в то время как столкновения и повышенная вулканическая активность сделать пригодный для жизни мир стерильным, лишив планету воды. Существует также множество теоретических способов, которые могли бы привести к гибели планеты.
«Планеты постоянно умирают прямо с нами по соседству, в нашем галактическом районе», — считает Шон Рэймонд, специалист по моделированию из Лаборатории астрофизики Бордо во Франции.
Рэймонд исследовал множество способов, которыми планеты могут встретить свой конец. Хотя погибают не все планеты, большинство в конечном итоге попадают в планетарный морг.
Климатическая катастрофа
Климатический цикл Земли играет важную роль в обеспечении того, чтобы на планете не было ни слишком жарко, ни слишком холодно для поддержания жизни. Но для того, чтобы климат на такой каменистой планете, как Земля, вышел из-под контроля, не требуется многого, что спровоцирует события, ведущие либо к невероятно горячей планете, либо к миру, похожему на снежный ком.
На Земле температура регулируется количеством углекислого газа в атмосфере. Углекислый газ и другие парниковые газы в атмосфере (такие как вода, метан и закись азота) действуют как одеяло, сохраняя тепло на планете, замедляя выход большого количества солнечного излучения обратно в космос. Когда в атмосфере накапливается углекислый газ, он нагревает поверхность планеты, вызывая усиление дождей. Осадки удаляют часть углекислого газа из атмосферы и откладывают его в карбонатных породах морского дна, и планета начинает охлаждаться.
Если углекислый газ накапливается в атмосфере быстрее, чем он может быть повторно поглощен породами, например, из-за повышенной вулканической активности, это может вызвать неконтролируемый парниковый эффект. Температура может подняться выше точки кипения воды, что станет проблемой для поддержания жизни, поскольку все живое, как мы знаем, нуждается в воде. Повышение температуры также может привести к улетучиванию атмосферы в космос, лишая Землю защитного щита, который поглощает излучение от Солнца и других звезд.
«Парниковый эффект — это факт жизни атмосферы, и в какой-то степени он желателен, — написал Рэймонд. — Но ситуация может выйти из-под контроля».
Высокая температура — не единственная причина, по которой климат может стать смертельно опасным. Когда на планете становится достаточно холодно, она превращается в снежный ком, объект, покрытый льдом. Лед и снег яркие и отражают бо́льшую часть тепла звезды обратно в космос, в результате чего планета остывает еще больше. В мире с поверхностными вулканами извержения могут выбрасывать углекислый газ и другие газы обратно в атмосферу, снова нагревая планету. Но если условия "снежного кома" возникнут на планете, где отсутствует тектоника плит — и, следовательно, вулканизм, — мир может навсегда остаться в состоянии «криогенного сна»
По словам Рэймонда, все потенциально пригодные для жизни планеты подвержены риску климатической катастрофы, которая может сделать планету непригодной для жизни, но не уничтожить ее полностью.
Лава или жизнь
Притяжение соседних миров может повлиять на орбиту планеты, что окажет давление на внутренние слои планеты и увеличит нагрев среднего слоя Земли, мантии. Это тепло должно куда-то выходить, и наиболее типичный способ — через вулкан.
Вулканическая активность может существенно влиять на окружающую среду планеты. По данным Университетской корпорации атмосферных исследований, газ и частицы пыли, выбрасываемые в атмосферу вулканом, могут влиять на атмосферу планеты, охлаждая и защищая ее от поступающего излучения. В 1815 году извержение вулкана Тамбора, крупнейшее в зарегистрированной истории Земли, выбросило так много пепла, что это понизило глобальную температуру, сделав 1816 год так называемым «годом без лета».
Вулканы также могут вызывать противоположный эффект — глобальное потепление, поскольку выбрасывают в атмосферу парниковые газы. Частые и крупные извержения вулканов могут вызвать неконтролируемый парниковый эффект, который превратит пригодный для жизни мир, подобный Земле, в нечто, больше похожее на Венеру.
Нам не нужно далеко ходить за реальным примером вулканического мира. Спутник Юпитера Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе, с сотнями непрерывно извергающихся вулканов. По словам Раймонда, если бы на Землю воздействовала гравитационная сила Юпитера так же сильно, как на Ио, вулканическая активность на Земле была бы в 10 раз выше, чем на Ио.
Кометная катастрофа
Скалистые астероиды и ледяные кометы — это планетарные «крупицы», которые могут создать серьезные проблемы соседним мирам, особенно когда их швыряют ледяные и газовые гиганты.
Когда планеты выходят на свои окончательные орбиты, их гравитационное притяжение может перемещать астероиды и кометы. Некоторые из них могут быть отброшены на окраины планетной системы, в то время как другие мигрируют внутрь, в конечном итоге сталкиваясь с каменистыми планетами, где, возможно, пытается развиться жизнь.
Во внешней Солнечной системе последние перемещения Нептуна, когда он выходил на свою постоянную орбиту, подтолкнули 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 отброшены к Земле в период, известный как Поздняя тяжелая бомбардировка.
На Земле ежедневно постоянно накапливается около 100 тонн межпланетного материала в виде пыли. Объекты размером более 100 метров падают на поверхность лишь примерно раз в 10 000 лет, в то время как тела размером более 1 километра – раз в 100 000 лет, по данным Центра изучения околоземных объектов НАСА.
Когда планеты-гиганты выбрасывают эти разрушительные осколки в сторону Солнца, столкновения резко возрастают, и удары происходят чаще. Объекты среднего размера могут выбрасывать в атмосферу пыль и обломки, которые влияют на атмосферные процессы. Мега-столкновения могут вызвать еще более ужасные последствия не только из-за разрушений в эпицентре, но и потому, что они выбрасывают достаточно обломков, чтобы вызвать «ударную зиму», ввергнув планету в ледниковый период. При достаточном количестве столкновений подряд климатические эффекты могут накладываться друг на друга до тех пор, пока в конечном итоге не сделают мир непригодным для жизни.
Основываясь на наблюдениях за остатками планет, обнаруженными вокруг других звезд, Рэймонд подсчитал, что около 1 миллиарда планет земного типа в Галактике в конечном итоге будут уничтожены бомбардировкой астероидами.
Плохой старший брат
Будучи самым массивным объектом в Солнечной системе после Солнца, Юпитер действует как старший брат-защитник, оберегая меньшие каменистые планеты от мусора, и гиганты вокруг других миров, вероятно, играют ту же роль. Но если орбита газового гиганта вроде Юпитера станет нестабильной, это может иметь разрушительные последствия для меньших миров вокруг него.
После образования звезд диск из оставшегося материала дает начало планетам. Гравитационное притяжение газа и пыли в диске оказывает воздействие на планеты и может удерживать газовых гигантов на орбите в течение первых нескольких миллионов лет. Однако, как только он исчезнет, планетам будет легче менять свои орбиты. Поскольку планеты-гиганты намного меньше своих каменистых собратьев, их гравитационное воздействие может существенно повлиять на изменение орбит планет меньшего размера. Но и большие планеты не застрахованы от этого; две планеты-гиганты могут притягиваться друг к другу и даже проходить очень близко друг от друга. По словам Рэймонда, эти гиганты редко сталкиваются, но оказывают гравитационное воздействие друг на друга. В конце концов, некоторые планеты могут быть полностью выброшены из системы и обречены на блуждание в космосе, не привязанные ни к одной звезде.
Рэймонд подсчитал, что около 5 миллиардов каменистых планет были уничтожены газовыми гигантами. Бо́льшая часть из них, вероятно, вскоре после образования планет. Однако некоторые, вероятно, погибли позже в течение жизни системы, после того, как на них успела развиться жизнь.
Звездный перекус
Как и планетам, звездам может тоже прийти конец, и их трансформация может иметь радикальные последствия для планет, которые вращаются вокруг них.
Например, красным карликам может потребоваться более 100 миллиардов лет, чтобы достичь конца своего жизненного пути, в десять раз дольше, чем нашему Солнцу. Планеты, вращающиеся вокруг красного карлика, могут находиться в обитаемой зоне в течение нескольких миллиардов лет, но по мере того, как звезда становится ярче, любая поддерживающая жизнь вода испаряется под воздействием более высоких температур.
Но планеты, вращающиеся вокруг горячего красного карлика, могут поддерживать жизнь.
«Мы не знаем, полностью ли этот процесс иссушает планеты или просто снимает несколько внешних слоев океана, — пишет Рэймонд. — Если у планеты достаточно воды, запертой во внутренних слоях (считается, что в мантии Земли содержится в несколько раз больше воды, чем на ее поверхности), то она могла бы выдержать потерю своих океанов за счет последующего образования новых. Это сложное взаимодействие геологии и астрономии, и результат пока неизвестен».
Рэймонд подсчитал, что 100 миллиардов планет, возможно, были иссушены их красным карликом.
Солнцеподобные звезды дают обитаемым планетам больше времени для удержания воды, давая шанс образоваться и развиться жизни. Но температура Солнца также меняется, оно постепенно становится ярче в течение миллиардов лет.
Через миллиард лет, как считает Рэймонд, Земля больше не будет находиться в обитаемой зоне; вода не останется жидкой на ее поверхности. Вместо этого планета подвергнется быстрому парниковому эффекту и в конечном итоге станет похожа на Венеру.
Когда возраст солнцеподобной звезды достигнет 10 миллиардов лет, у нее закончится водород, и она расширится примерно в 100-200 раз по сравнению с нынешними размерами. (Возраст нашего солнца составляет 4,5 миллиарда лет, так что у нас есть некоторое время, прежде чем это произойдет.) В нашей системе Венера и Меркурий будут поглощены звездой, в то время как меняющаяся гравитация Солнца вытолкнет Марс и внешние планеты дальше. Земля находится на самом краю, и ее может постигнуть любая участь. Примерно 4 миллиарда каменистых планет, вероятно, были поглощены медленно расширяющейся звездой.
Самые массивные звезды взрываются огненной сверхновой после относительно короткой жизни в несколько миллиардов или даже сотен миллионов лет. Никаких планет вокруг этих массивных звезд обнаружено не было, но это может быть связано с тем, что массивных звезд для поиска так мало, а экзопланеты трудно найти, пишет Рэймонд. Так или иначе, любые планеты вокруг этих гигантских звезд, скорее всего, будут уничтожены в результате взрывной смерти звезды.
- Чтобы не пропустить новые публикации канала, подписывайтесь на нашу страницу в Телеграм. Там мы публикуем всё самое необычное, таинственное и загадочное.