Кредит за изображение: НАСА
Прокълнати сме. Един ден Земята ще бъде изгоряла шлака, обикаляща около подута червена звезда.
Това е крайна съдба на всяка планета, която живее близо до главна звезда, като нашето слънце. Звездите от основната последователност вървят на водород и когато това гориво изтича, те преминават към хелий и се превръщат в червен гигант. Докато преходът на слънцето в червен гигант е тъжна новина за Земята, ледените планети в най-отдалечените райони на нашата Слънчева система ще се забавляват за първи път в слънчевата топлина.
Слънцето бавно, но стабилно расте все по-ярко и горещо през целия си живот. Когато слънцето стане червен гигант след около 4 милиарда години, познатото ни жълто слънце ще се превърне в яркочервено, тъй като главно излъчва енергията с ниска честота на инфрачервената и видимата червена светлина. Той ще нарасне хиляди пъти по-ярко и все пак ще има по-хладна повърхностна температура, а атмосферата му ще се разшири, бавно поглъщайки Меркурий, Венера и вероятно дори Земята.
Докато се очаква атмосферата на слънцето да достигне орбитата на Земята от 1 AU, червените гиганти са склонни да губят много маса и тази вълна от изгонени газове може да изтласка Земята просто извън обхвата. Но независимо дали Земята се консумира или просто се пее, целият живот на Земята ще е преминал в забвение.
И все пак условията, които правят възможно живота, могат да се появят на друго място в Слънчевата система, според документ, публикуван в списанието Astrobiology от S. Alan Stern, директор на отдела за космически изследвания на Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо. Той казва, че планетите, разположени от 10 до 50 AU, ще бъдат в обитаемата зона на червеното гигантско слънце. Обитаемата зона на слънчевата система е регионът, в който водата може да остане в течно състояние.
Обитаемата зона ще се измества постепенно през 10 до 50 AU региона, когато слънцето расте все по-ярко и по-ярко, като се развива през своята червена гигантска фаза. Сатурн, Уран, Нептун и Плутон лежат в рамките на 10 до 50 AU, както и техните ледени луни и обектите на пояса на Койпер. Но не всички тези светове ще имат равен шанс в живота.
Перспективите за обитаемост на газообразните планети Сатурн, Нептун и Уран може да не бъдат засегнати толкова много от прехода на червения гигант. Астрономите са открили газообразни планети, орбитиращи много близо до родителската си звезда в други слънчеви системи, а тези „горещи юпитери“ сякаш се задържат върху газообразните си атмосфери въпреки близостта им до интензивното излъчване. Животът, както знаем, няма вероятност да се появи на газообразни планети.
Стърн смята, че луната на Нептун, Тритон, Плутон и неговата луна Харон и обектите на пояса на Койпер ще имат най-добрите шансове за живот. Тези тела са богати на органични химикали и топлината на червеното гигантско слънце ще стопи ледените им повърхности в океаните.
"Когато слънцето е червен гигант, ледените светове на нашата Слънчева система ще се стопят и ще се превърнат в океански оазиси за десетки до няколко стотици милиони години", казва Стърн. „Тогава нашата Слънчева система ще приютява не един свят с повърхностни океани, както сега, а стотици, за всички ледени луни на гигантските планети, а ледените планети джуджета от пояса на Койпер също ще носят океани. Тъй като температурата на Плутон тогава няма да е много по-различна, отколкото температурата в Маями Бийч сега, обичам да наричам тези светове "топли плутоси", аналогично на множеството горещи юпитери, открити на орбитни звезди през последните години. "
Влиянието на слънцето обаче не е цялата история - характеристиките на планетарно тяло стигат дълъг път към определянето на обитаемостта. Такива характеристики включват вътрешната активност на планетата, отразяващата способност или „албедо“ на планетата и дебелината и състава на атмосферата. Дори ако една планета има всички елементи, които благоприятстват обитаемостта, животът не е задължително да се появи.
„Не знаем какво е необходимо, за да започне животът“, казва Дон Браунли, астроном от Университета на Вашингтон в Сиатъл и съавтор на книгата „Животът и смъртта на планетата Земя.“ Браунли казва, че ако са нужни топли мокри интериори и органични материали, тогава Плутон, Тритон и предметите на пояса на Койпер могат да изградят живот.
„Като дума за предпазливост обаче, интериорът на астероидите, които произвеждаха метеоритите от хондрит на въглероден хондрит, беше топъл и мокър за може би милиони години в ранната история на Слънчевата система“, казва Браунли. „Тези тела са изключително богати както на вода, така и на органични материали и въпреки това няма убедителни доказателства, че някой астероиден метеорит някога е имал живи същества.“
Орбитата на планетарното тяло също ще повлияе на шансовете му за живот. Плутон, например, няма хубава, правилна орбита като Земята. Орбитата на Плутон е сравнително ексцентрична, варираща на разстояние от слънцето. От януари 1979 г. до февруари 1999 г. Плутон е по-близо до слънцето от Нептун и след сто години той ще бъде почти два пъти по-далеч от Нептун. Този тип орбита ще накара Плутон да претърпи екстремно нагряване, редуващо се с изключително охлаждане.
Орбитата на Тритон също е особена. Тритон е единствената голяма луна, която орбитира назад, или „ретроградна“. Тритонът може да има тази необичайна орбита, тъй като се е образувал като обект на колан на Койпер и след това е превзет от гравитацията на Нептун. Това е нестабилен съюз, тъй като ретроградната орбита създава приливни взаимодействия с Нептун. Учените прогнозират, че някой ден Тритон или ще се блъсне в Нептун, или ще се разпадне на миниатюрни парчета и ще образува пръстен около планетата.
„Времевият график за приливно разпадане на орбитата на Тритон е несигурен, така че може да е наоколо, или може би вече да се е сринал по времето, когато слънцето стане червено-гигантско“, казва Стърн. "Ако Тритон е наоколо, той вероятно ще изглежда като същия вид богат на органични океански свят като Плутон."
Слънцето ще гори като червен гигант за около 250 милиона години, но дали това е достатъчно време за живот, за да се укрепи? През по-голямата част от живота на червения гигант слънцето ще бъде само 30 пъти по-ярко от сегашното му състояние. Към края на фазата на червения гигант слънцето ще расте повече от 1000 пъти по-ярко и от време на време пуска енергийни импулси, достигащи 6000 пъти по-голяма яркост. Но този период на интензивна яркост ще продължи няколко милиона години, или най-много десетки милиони години.
Краткостта на най-ярките фази на червения гигант подсказва на Браунли, че Плутон не обещава много живот. Поради средната орбита на Плутон от 40 AU, слънцето ще трябва да бъде 1600 пъти по-ярко за Плутон, за да получи същата слънчева радиация, която получаваме в момента на Земята.
„Слънцето ще достигне тази яркост, но само за много кратък период от време - само милион години или около това“, казва Браунли. „Повърхността и атмосферата на Плутон ще бъдат„ подобрени “от наша гледна точка, но това няма да бъде приятно място за значителен период от време“.
След фазата на червения гигант слънцето ще стане по-бледо и ще се свие до размера на Земята, превръщайки се в бяло джудже. Далечните планети, които се забавляваха в светлината на червения гигант, отново ще станат замръзнали ледени светове.
Така че, ако животът трябва да се появи в система от червени гиганти, той ще се нуждае от бързо стартиране. Смята се, че животът на Земята е възникнал преди 3,8 милиарда години, около 800 милиона години след раждането на нашата планета. Но това вероятно е така, защото планетите във вътрешната Слънчева система преживяха 800 милиона години тежки бомбардировки с астероиди. Дори животът да започне веднага, ранният дъжд на астероидите щеше да изтрие Земята от този живот.
Браунли казва, че може да започне нова ера на бомбардировките за външните планети, тъй като червеното гигантско слънце може да смути огромния брой комети в пояса на Койпер.
„Когато червеното гигантско слънце е 1000 пъти по-ярко, той губи почти половината от масата си в космоса“, казва Браунли. „Това кара орбиталните тела да се придвижват навън. Загубата на газ и други ефекти могат да дестабилизират пояса на Койпер и да създадат още един период на интересни бомбардировки. "
Но Стърн казва, че планетите, направени обитаеми от червено гигантско слънце, няма да бъдат бомбардирани толкова често, колкото е била ранната Земя, защото древният астероиден пояс е имал много повече материал, отколкото Коланът на Койпер днес.
В допълнение, външните планети няма да изпитат същите ултравиолетови (UV) нива, които Земята е трябвало да издържи, тъй като червените гиганти имат много ниско UV лъчение. УВ по-високата интензивност на звезда от основна последователност може да бъде вредна за деликатните протеини и РНК нишки, необходими за произхода на живота. Животът на Земята можеше да произхожда само под вода, в дълбочини, защитени от тази светлинна интензивност. Следователно животът на Земята е неразривно свързан с течната вода. Но кой знае какъв живот може да произхожда от планети, които нямат нужда от UV екраниране?
Стърн смята, че днес трябва да търсим доказателства за живота на светове, подобни на Плутон, които обикалят около червените гиганти. В момента знаем за 100 милиона звезди от слънчевия тип в галактиката Млечен път, които горят като червени гиганти, а Стърн казва, че всички тези системи биха могли да имат обитаеми планети в рамките на 10 до 50 AU. „Това би бил добър тест за времето, необходимо за създаване на живот в топли, богати на вода светове“, казва той.
„Идеята за отдалечени органични далечни тела да бъдат изпечени от червена гигантска звезда е интригуваща и може да осигури много интересни, ако краткотрайни местообитания за живот“, добавя Браунли. „Но се радвам, че на слънцето ни остава много време.“
Какво следва
Докато голяма част от това, което знаем за външната Слънчева система, се основава на отдалечени измервания, направени от телескопи, базирани на Земята, на 2 януари 2004 г. учените хванаха отблизо обект на пояса на Койпер. Космическият апарат Stardust премина в рамките на 136 километра от кометата Wild2, огромна снежна топка, която прекара по-голямата част от своите 4,6 милиарда години живот в орбита в пояса на Койпер. Wild2 сега орбитира предимно в орбитата на Юпитер. Браунли, който е принципният изследовател на мисията Stardust, казва, че изображенията на Stardust показват фантастични детайли на повърхността на тяло, оформено както от древната, така и от най-новата му история. Изображенията на Stardust показват струи на газ и прах, които се стрелят от кометата, тъй като Wild2 бързо се разпада в силната слънчева топлина на вътрешната слънчева система.
За да научим повече за външната слънчева система, ще трябва да изпратим космически кораб там, за да проучим. През 2001 г. НАСА избра мисията New Horizons с точно такава цел.
Стърн, който е главен следовател за мисията на New Horizons, съобщава, че планирането на сглобяването на космическите кораби ще започне това лято. Космическият апарат трябва да стартира през януари 2006 г., а пристига в Плутон през лятото на 2015 година.
Мисията „New Horizons“ ще позволи на учените да изучават геологията на Плутон и Харон, да картографират повърхностите им и да отчитат температурите им. Атмосферата на Плутон също ще бъде изучена подробно. Освен това космическият кораб ще посети ледените тела в пояса на Койпер, за да направи подобни измервания.
Оригинален източник: списание Астробиология
