(Bilde: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
De fleste planeter kan eksistere i lang, lang tid, men de kan ikke vare evig. Sultne stjerner og voldelige planetariske naboer kan ødelegge en verden fullstendig, mens påvirkninger og overdreven vulkanisme kan gjøre en beboelig verden steril ved å strippe planeten for vannet. Det er også mange teoretiske måter som kan stave en planetens slutt, men ikke har det, så langt vi vet.
"Planeter dør hele tiden i vårt galaktiske nabolag," skrev Sean Raymond, en planetarisk modellerer ved Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i Bordeaux, Frankrike. bloggserie om hvordan planeter dør. Raymond har undersøkt mange måter planeter kan møte deres slutt på. Selv om ikke alle planeter dør, finner de fleste etter hvert veien til planetens likhus.
Klimakatastrofe
Jordens klimasyklus spiller en viktig rolle i å sørge for at planeten verken er for varm eller for kald til å opprettholde livet. Men det krever ikke så mye for klimaet i en steinete verden som Jorden blir kastet ut av smellet, noe som utløser hendelser som fører til enten en utrolig varm planet eller en snøballverden.
På jorden reguleres temperaturen av mengden karbondioksid i atmosfæren. Karbondioksid og annet drivhusgasser i atmosfæren (som vann, metan og lystgass) fungerer som et teppe, og holder planeten varm ved å bremse ned hvor mye av solstrålingen som rømmer ut i verdensrommet. Når karbondioksid bygger seg opp i atmosfæren, varmer det overflaten av planeten, forårsaker at det regner mer. Nedbør fjerner deretter noe av karbondioksid fra atmosfæren og avgir det i karbonatbergartene på havbunnen, og planeten begynner å kjøle seg ned.
Hvis karbondioksid akkumuleres i atmosfæren raskere enn det kan tas opp igjen i bergartene, på grunn av noe som for eksempel økt vulkansk aktivitet, kan det for eksempel utløse en løpende drivhuseffekt. Temperaturer kan stige over vannets kokepunkt, noe som kan være et problem for å opprettholde livet, da alt liv som vi vet det krever vann. Stigende temperaturer kan også tillate at atmosfæren slipper ut i rommet, og fjerner det beskyttende skjoldet som avleder stråling fra en planetens sol og andre stjerner.
"Drivhusoppvarming er et faktum for en atmosfære, og ønskelig til en viss grad," skrev Raymond. "Men ting kan komme ut av hånden."
Varme er ikke den eneste måten klimaet kan bli dødelig på. Når en planet blir kald nok, blir kroppen til en snøballverden, en steinete gjenstand dekket av is. Is og snø er lys og reflekterer mye av en stjerners varme tilbake i verdensrommet, noe som får verden til å kjøle seg enda lenger ned. I en verden med overflatevulkaner kan utbrudd dumpe karbondioksid og andre gasser tilbake i atmosfæren og varme opp verden igjen. Men hvis snøballforholdene forekommer på en planet som mangler platetektonikk - og derfor vulkaner - kan verden være permanent låst i en snøballstat.
I følge Raymond risikerer alle potensielt livsbærende planeter klimakatastrofe, som kan gjøre en planet ubeboelig, men ikke ødelegge den fullstendig.
Lava eller livet
Taubanen fra naboverdenene kan trekke på en planetens bane, noe som legger press på planetens indre og øker varmen fra jordas mellomlag, mantelen. Den varmen må finne en måte å unnslippe, og den mest typiske metoden er gjennom en vulkan.
Vulkanaktivitet kan påvirke miljøet til en planet betydelig. Ifølge University Corporation for Atmospheric Research, kan gass og støvpartikler som kastes ut i atmosfæren av en vulkan påvirke en planetens atmosfære, avkjøle planeten og skygge den for innkommende stråling. I 1815, utbruddet av Mount Tambora, det største utbruddet i jordas registrerte historie, kastet opp så mye aske at det senket de globale temperaturene, noe som gjorde 1816 til det såkalte "året uten sommer."
Vulkaner kan også forårsake motsatt effekt - global oppvarming - når de slipper ut klimagasser i atmosfæren. Hyppige og store vulkanutbrudd kan utløse en løpende drivhuseffekt som ville gjøre en beboelig verden som Jorden til noe mer som Venus.
Vi trenger ikke se langt etter et ekte eksempel på en vulkanverden. Jupiters måne Io er det mest vulkansk aktive kroppen i solsystemet, med hundrevis av vulkaner som kontinuerlig bryter ut. Hvis Jorden ble trukket så mye som Io blir trukket av tyngdekraften til Jupiter, ville Jorden ha 10 ganger mer vulkansk aktivitet enn Io, ifølge Raymond.
Kometulykke
Klippete asteroider og isete kometer er planetariske "smuler" som kan forårsake betydelige problemer for naboverdenene, spesielt når de kastes av is- og gassgiganter.
Når planetene legger seg i sine endelige baner, kan tyngdekraften deres bevege asteroider og kometer rundt. Noen kan skyves inn i utkanten av planetsystemet, mens andre blir kastet innover, og til slutt kolliderer med steinete verdener, der livet kan prøve å utvikle seg.
I det ytre solsystemet vårt, skjøv Neptuns endelige bevegelser da den slo seg ned i sin faste bane flere kometer innover og førte dem fra planet til planet til de nådde Jupiter. Jupiter kastet noen av disse iskalde kroppene utover, men andre ble kastet innover mot Jorden i en periode kjent som Sent tungt bombardement.
I dag akkumulerer Jorden kontinuerlig rundt 100 tonn (90 tonn) interplanetært materiale hver dag i form av støv. Gjenstander som er større enn 100 meter, styrter ned til overflaten bare en gang hvert 10.000 år, mens kropper som er større enn to tredjedeler av en kilometer (1 kilometer) krasjer bare en gang hvert andre 100.000 år, ifølge NASAs Center for Near Earth Objects Studies.
Når gigantiske planeter kaster disse destruktive smulene mot solen, kollisjoner pigger og påvirkninger oftere. Objekter i middels størrelse kan kaste støv og rusk ut i atmosfæren, noe som kan forstyrre atmosfæriske prosesser. Gigantiske påvirkninger kan gi enda mer alvorlige effekter, ikke bare på grunn av ødeleggelsene ved bakken null, men også fordi de kan kaste opp nok rusk til å forårsake et innvirkning vinter, kaster planeten inn i en mini-istid. Med nok påvirkninger avfyrt på rad, kunne klimaeffektene bygge på hverandre til de til slutt gjorde verden ubeboelig.
Basert på observasjoner av planetariske rester som ble funnet rundt andre stjerner, beregnet Raymond at omtrent 1 milliard jordlignende planeter i galaksen til slutt vil bli ødelagt av et bombardement av asteroider.
En dårlig storebror
Som den mest massive gjenstanden i solsystemet etter solen, Jupiter fungerer som en beskyttende storebror, som beskytter de mindre steinete planetene mot rusk, og giganter rundt i andre verdener spiller sannsynligvis den samme rollen. Men hvis en gassgigant som Jupiter skulle bli ustabil, kan det ha en ødeleggende effekt på de mindre verdenene rundt seg.
Etter at stjerner dannes, disk med matrester gir opphav til planeter. Tyngdekrafter fra gassen og støvet på disken utøver en kraft på planetene og kan holde gassgigantene i kø de første millioner årene. Når den først er borte, kan planetene imidlertid endre banene lettere. Fordi gigantiske planeter er mye mindre enn svabergene deres, kan gravitasjonspressene deres utgjøre en betydelig forskjell i å skifte baner til mindre planeter. Men store verdener er ikke immun; to gigantiske planeter kan ta i hverandre, og kan til og med passere ekstremt nær hverandre. I følge Raymond kolliderer disse gigantene sjelden, i stedet gir de gravitasjonsspark til hverandre. Etter hvert kan noen verdener være kastet ut av bane helt og bli sendt til å flyte gjennom verdensrommet uten tilknytning til noen stjerner.
Raymond beregnet at omtrent 5 milliarder steinete verdener er blitt ødelagt av gassgiganter. Det meste av ødeleggelsen skjedde sannsynligvis like etter at planetene dannet seg. Imidlertid skjedde en håndfull sannsynligvis senere i systemets levetid, etter at livet hadde tid til å utvikle seg. Hvis bare 1% av gassgigantene ble ustabile senere i deres planetariske levetid, er det mulig at 50 millioner planetariske systemer har ødelagt bebodde verdener ved å kaste dem inn i stjernen deres.
Fantastisk snacking
Som planeter kan stjerner komme til en slutt, og transformasjonen deres kan ha drastiske effekter på planetene som går i bane rundt dem.
Røde dvergstjernerkan det for eksempel ta mer enn 100 millioner år å nå sin langvarige lysstyrke, ti ganger lenger enn solen vår. Planeter som kretser rundt en rød dverg kan være innenfor den beboelige sonen i noen millioner år, men når stjernen blir lysere, kan alt livsoppholdende vann fordampe bort under de høyere temperaturene.
Men planeter som går i bane rundt en varm, rød dverg kan fortsatt opprettholde livet. "Vi vet ikke om denne prosessen tørker ut planeter helt eller bare strips av noen få ytre lag av hav," skrev Raymond. "Hvis en planet har nok vann fanget i sitt indre (Jorden antas å ha noen ganger overflatevannet i mantelen), kan den tåle å miste verdenshavene ved senere å utgasere nye. Det er et komplekst samspill mellom geologi og astronomi og utfallet er ukjent - foreløpig. " Raymond estimerte at 100 milliarder planeter kan ha blitt tørket ut av den røde dvergen deres.
Sollignende stjerner gir beboelige planeter mer tid til å holde på vannet, og gir livet en sjanse. Men solens temperatur endrer seg og lyser sakte over milliarder av år. Om en milliard år, sa Raymond, vil planeten ikke lenger være i den beboelige sonen; vann vil ikke lenger forbli flytende på jordas overflate. I stedet vil planeten gjennomgå en rask drivhuseffekt og til slutt avvikle ut som Venus.
Når en sollignende stjerne når 10 milliarder år gammel, vil den gå tom for hydrogen og utvide seg til et sted mellom 100 og 200 ganger sin nåværende størrelse. (Solen vår er 4,5 milliarder år gammel, så vi har litt tid før dette skjer.) I solsystemet vil Venus og Mercury være svelget av stjernen, mens solens skiftende tyngdekraft skyver Mars og de ytre planetene lenger ut. Jorden er rett på kanten og kan lide begge skjebner. Omtrent 4 milliarder steinete verdener blir sannsynligvis fortært av en langsomt lysende stjerne.
De mest massive stjernene eksploderer i brennende supernova etter en relativt kort levetid på noen millioner år. Det er ikke funnet planeter rundt disse massive stjernene, men det kan være fordi det er så få massive stjerner å søke, og det er fremdeles vanskelig å finne eksoplaneter, skrev Raymond. Uansett vil noen planeter rundt disse gigantiske stjernene sannsynligvis bli ødelagt av stjernens eksplosive død.
Denne artikkelen er inspirert av astronomen Sean Raymond Hvordan planeter dør.
Tilleggsressurser:
- Lær mer om planetarisk evolusjon på Sean Raymond's PlanetPlanet Blog.
- Les mer om planetariske "smuler" som når jorden, fra Center for Near Earth Objects.
- Lær mer om forskjellene mellom forskjellige typer stjerner.
