Bildekreditt: NASA
Vi er dømt. En dag vil Jorden være et brent sylinder som kretser rundt en hovent rød stjerne.
Dette er den endelige skjebnen til enhver planet som bor i nærheten av en stjerne i hovedsekvensen som solen vår. Hovedsekvensstjerner løper på hydrogen, og når dette drivstoffet går tom, går de over til helium og blir en rød gigant. Mens solens overgang til en rød gigant er triste nyheter for Jorden, vil de iskalde planetene i de fjerneste områdene av solsystemet vårt sole seg i solens varme for første gang.
Solen har blitt sakte men jevnlig vokst lysere og varmere i løpet av sin levetid. Når solen blir en rød gigant på rundt 4 milliarder år, vil vår kjente gule sol bli en levende rød, ettersom den hovedsakelig avgir lavere frekvensenergi fra infrarødt og synlig rødt lys. Den vil vokse tusenvis av ganger lysere og likevel ha en kjøligere overflatetemperatur, og atmosfæren vil utvide seg, sakte oppslukende Merkur, Venus og muligens til og med Jorden.
Mens solens atmosfære er spådd å nå jordens bane på 1 AU, har røde giganter en tendens til å miste mye masse, og denne bølgen med utviste gasser kan skyve Jorden rett utenfor rekkevidde. Men uansett om Jorden forbrukes eller bare synges, vil alt liv på Jorden ha gått i glemmeboken.
Forholdene som gjør livet mulig kan fremstå andre steder i solsystemet, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet Astrobiology av S. Alan Stern, direktør for Southwest Research Institute's Department of Space Studies i Boulder, Colorado. Han sier at planeter som ligger 10 til 50 AU, vil være i den røde kjempesolens beboelige sone. Den beboelige sonen til et solsystem er regionen der vannet kan forbli i flytende tilstand.
Den beboelige sonen vil skifte gradvis gjennom 10 til 50 AU-regionen når solen blir lysere og lysere, og utvikler seg gjennom sin røde kjempefase. Saturn, Uranus, Neptune og Pluto ligger alle innen 10 til 50 AU, det samme gjør de iskalde månene og Kuiper Belt Objects. Men ikke alle disse verdenene vil ha en like sjanse på livet.
Mulighetene for brukbarhet på de gassformige planetene Saturn, Neptune og Uranus påvirkes kanskje ikke så mye av den røde kjempeovergangen. Astronomer har oppdaget gassformige planeter som kretser veldig nær forelderstjernen i andre solsystemer, og disse "varme Jupiters" ser ut til å holde fast i de gassformede atmosfærene deres til tross for deres nærhet til den intense strålingen. Livet slik vi kjenner det, er sannsynligvis ikke på gassformige planeter.
Stern tror Neptuns måne Triton, Pluto og månen Charon og Kuiper Belt-objektene vil ha de beste sjansene for livet. Disse kroppene er rike på organiske kjemikalier, og varmen fra den røde kjempesolen vil smelte deres iskalde overflater til hav.
"Når solen er en rød gigant, vil isverdenene i solsystemet vårt smelte og bli hav-oaser i titalls til flere hundre millioner millioner år," sier Stern. "Solsystemet vårt vil da ikke ha en verden med overflatehav, som det gjør nå, men hundrevis, for alle de iskalde månene til de gigantiske planetene, og de iskalde dvergplanetene i Kuiper Belt vil også bære hav da. Fordi temperaturen på Pluto ikke vil være veldig forskjellig da, enn Miami Beach temperaturen nå, liker jeg å kalle disse verdenene 'varme Plutos', i analogi med mengden av varme Jupiter som har kretset rundt sollignende stjerner de siste årene. "
Innflytelsen fra solen er imidlertid ikke hele historien - egenskapene til en planetarisk kropp går langt i retning av å bestemme beboelighet. Slike egenskaper inkluderer en planets interne aktivitet, refleksjonsevnen eller "albedo" av en planet, og tykkelsen og sammensetningen av atmosfæren. Selv om en planet har alle elementene som favoriserer levedyktighet, vil livet ikke nødvendigvis vises.
"Vi vet ikke hva som skal til for å starte livet," sier Don Brownlee, en astronom ved University of Washington i Seattle og medforfatter av boka, "The Life and Death of Planet Earth." Brownlee sier at hvis varmt vått interiør og organiske materialer er alt som trengs, så kunne Pluto, Triton og Kuiper Belt Objects havnen i livet.
"Som et ord av forsiktighet var imidlertid interiøret i asteroider som produserte karbonholdige kondrittmeteoritter varme og våte i kanskje millioner av år i solsystemets tidlige historie," sier Brownlee. "Disse kroppene er ekstremt rike på både vann og organiske materialer, og likevel er det ingen overbevisende bevis på at noen asteroid meteoritt noen gang har hatt levende ting i seg."
En planetkropps bane vil også påvirke livssjansene. Pluto har for eksempel ikke en fin, vanlig bane som jorden. Plutos bane er relativt eksentrisk, varierende i avstand fra solen. Fra januar 1979 til februar 1999 var Pluto nærmere solen enn Neptun, og om hundre år vil den være nesten dobbelt så langt ute som Neptun. Denne typen bane vil føre til at Pluto gjennomgår ekstrem oppvarming vekslende med ekstrem kjøling.
Tritons bane er også særegen. Triton er den eneste store månen som går i bane bakover, eller "retrograd." Triton kan ha denne uvanlige bane fordi den dannet seg som et Kuiper Belt Object og deretter ble tatt til fange av Neptunes tyngdekraft. Det er en ustabil allianse, siden den retrograde bane skaper tidevannsinteraksjoner med Neptun. Forskere spår at Triton en dag vil krasje i Neptun, eller bryte opp i bittesmå stykker og danne en ring rundt planeten.
"Tidsrommet for tidevannsforfallet til Tritons bane er usikkert, så det kan være rundt, eller det kan allerede ha krasjet når solen blir rød kjempe," sier Stern. "Hvis Triton er i nærheten, vil det antagelig se ut som den samme typen organisk rik havverden som Pluto."
Solen vil brenne som en rød gigant i cirka 250 millioner år, men er det nok tid til livet for å få fotfeste? I løpet av det meste av den røde kjempetiden vil solen bare være 30 ganger lysere enn dagens tilstand. Mot slutten av den røde kjempefasen vil sola vokse mer enn 1000 ganger lysere, og av og til frigjøre energipulser som når 6000 ganger dagens lysstyrke. Men denne perioden med intens lysstyrke vil vare i noen millioner år, eller titalls millioner år på det meste.
Kortfattetheten av den røde gigantens lyseste faser antyder for Brownlee at Pluto ikke har mye løfte om livet. På grunn av Plutos gjennomsnittlige bane på 40 AU, måtte sola være 1.600 ganger lysere for at Pluto skal få den samme solstrålingen som vi for tiden får på jorden.
"Solen vil nå denne lysstyrken, men bare i en veldig kort periode - bare en million år eller så," sier Brownlee. "Overflaten og atmosfæren til Pluto vil bli" forbedret "fra vårt synspunkt, men det vil ikke være et fint sted i noen betydelig periode."
Etter den røde kjempefasen vil sola bli svakere og krympe til jordens størrelse og bli en hvit dverg. De fjerne planetene som solte seg i lys av den røde kjempen, vil igjen bli frosne isverdener.
Så hvis livet skal vises i et rødt kjempesystem, vil det trenge en rask start. Livet på jorden antas å ha sin opprinnelse for 3,8 milliarder år siden, rundt 800 millioner år etter at planeten vår ble født. Men det er sannsynligvis fordi planetene i det indre solsystemet opplevde 800 millioner år med tung asteroide-bombardement. Selv om livet hadde kommet i gang med en gang, ville den tidlige regn av asteroider ha tørket jorden ren for det livet.
Brownlee sier at en ny epoke med bombardement kan begynne for de ytre planetene, fordi den røde kjempesolen kan forstyrre det store antallet kometer i Kuiper Belt.
"Når den røde kjempesolen er 1000 ganger lysere, mister den nesten halvparten av massen til verdensrommet," sier Brownlee. “Dette får kretsende kropper til å bevege seg utover. Bensintap og andre effekter kan destabilisere Kuiper Belt og skape en ny periode med interessant bombardement. ”
Men Stern sier at planeter som er bebodd av en rød kjempesol ikke vil bli bombardert så ofte som den tidlige jorden var, fordi det gamle asteroidebeltet hadde mye mer materiale enn Kuiper Belt har i dag.
I tillegg vil de ytre planetene ikke oppleve de samme ultrafiolette (UV) nivåene som Jorden har måttet tåle, siden røde giganter har veldig lav UV-stråling. Den høyere intensiteten UV av en hovedsekvensstjerne kan skade de delikate proteiner og RNA-tråder som er nødvendige for livets opprinnelse. Livet på jorden kunne bare stamme under vann, i dybder beskyttet mot denne lysintensiteten. Livet på jorden er derfor uløselig knyttet til flytende vann. Men hvem vet hva slags liv som kan stamme fra planeter som ikke har behov for UV-skjerming?
Stern mener vi bør se etter bevis på liv i Pluto-lignende verdener som går i bane rundt røde kjemper i dag. Vi kjenner for øyeblikket til 100 millioner stjerner av soltype i Melkeveis galaksen som brenner som røde giganter, og Stern sier at alle disse systemene kan ha beboelige planeter innen 10 til 50 AU. "Det ville være en god test på tiden som kreves for å skape liv i varme, vannrike verdener," sier han.
"Ideen om organiske rike fjerne kropper blir bakt av en rød gigantstjerne er en spennende en, og kan gi veldig interessante om kortvarige leveområder for livet," legger Brownlee til. "Men jeg er glad for at solen vår har en god margin igjen."
Hva blir det neste
Mens mye av det vi vet om det ytre solsystemet er basert på fjerne målinger gjort fra jordbaserte teleskoper, 2. januar 2004, fikk forskere et nærbilde av et Kuiper Belt-objekt. Stardust-romfartøyet passerte innenfor 136 kilometer fra kometen Wild2, en enorm snøball som tilbrakte mesteparten av sin 4,6 milliarder år lange livstid i Kuiper Belt. Wild2 kretser nå stort sett innenfor bane til Jupiter. Brownlee, som er prinsippetterforsker for Stardust-oppdraget, sier at Stardust-bildene viser fantastiske overflatedetaljer for en kropp formet både av dens gamle og nylige historie. Stardustbilder viser gass- og støvstråler som skyter av kometen, da Wild2 raskt går i oppløsning i den sterke solvarmen i det indre solsystemet.
For å lære mer om det ytre solsystemet, må vi sende et romfartøy der ute for å undersøke. I 2001 valgte NASA New Horizons-oppdraget til nettopp et slikt formål.
Stern, som er hovedetterforsker for oppdraget New Horizons, melder at romfartøyforsamlingen er planlagt å starte i sommer. Romfartøyet skal lanseres i januar 2006 og ankommer Pluto sommeren 2015.
New Horizons-oppdraget vil tillate forskere å studere geologien til Pluto og Charon, kartlegge overflatene og ta temperaturen. Plutos atmosfære vil også bli studert i detalj. I tillegg vil romfartøyet besøke de iskalde kroppene i Kuiper Belt for å gjøre lignende målinger.
Originalkilde: Astrobiology Magazine
