Obrazový kredit: NASA
Sme odsúdení. Jedného dňa bude Zem spáleným škvárom obiehajúcim po opuchnutej červenej hviezde.
Toto je konečný osud každej planéty žijúcej blízko hviezdy hlavnej sekvencie, ako je naše slnko. Hviezdy hlavnej sekvencie bežia na vodík, a keď dôjde toto palivo, prepnú na hélium a stanú sa červeným obrom. Zatiaľ čo prechod Slnka na červeného obra je pre Zem smutnou správou, ľadové planéty v najvzdialenejších oblastiach našej slnečnej sústavy sa prvýkrát zahrievajú do slnečného tepla.
Slnko v priebehu svojej životnosti pomaly, ale stále silnejšie rástlo a ohrievalo. Keď sa slnko stane červeným obrom asi za 4 miliardy rokov, naše známe žlté slnko zmení jasnú červenú farbu, pretože vyžaruje hlavne nízkofrekvenčnú energiu infračerveného a viditeľného červeného svetla. Rastie tisíckrát jasnejšie a napriek tomu má chladnejšiu povrchovú teplotu a jeho atmosféra sa bude rozširovať, pomaly pohlcujú ortuť, Venuši a možno dokonca aj Zem.
Aj keď sa predpokladá, že slnečná atmosféra dosiahne obežnú dráhu Zeme 1 AU, červení obri majú tendenciu strácať veľa hmoty a táto vlna vylúčených plynov by mohla Zem vytlačiť z dosahu. Ale bez ohľadu na to, či je Zem spotrebovaná alebo iba spievaná, všetok život na Zemi prešiel do zabudnutia.
Podmienky, ktoré umožňujú život, sa však môžu objaviť niekde inde v slnečnej sústave. Podľa článku, ktorý v časopise Astrobiology uverejnil S. Alan Stern, riaditeľ oddelenia kozmických štúdií Juhozápadného výskumného ústavu v Boulder, Colorado. Hovorí, že planéty umiestnené 10 až 50 AU budú v zóne obývateľnej zeme červeného obra. Obytná zóna slnečnej sústavy je oblasť, v ktorej môže voda zostať v tekutom stave.
Obyvateľná zóna sa bude postupne posúvať v oblasti od 10 do 50 AU, pretože slnko bude jasnejšie a jasnejšie a bude sa vyvíjať prostredníctvom fázy červeného obra. Saturn, Urán, Neptún a Pluto ležia v rozmedzí 10 až 50 AU, rovnako ako ich ľadové mesiace a objekty Kuiperovho pásu. Ale nie všetky tieto svety budú mať v živote rovnakú šancu.
Vyhliadky na obývateľnosť na plynných planétach Saturn, Neptún a Urán nemusia byť až príliš ovplyvnené prechodom červeného obra. Astronómovia objavili plynné planéty obiehajúce veľmi blízko k svojej materskej hviezde v iných slnečných sústavách a zdá sa, že tieto „horúce Jupitery“ sa držia vo svojich plynných atmosférach napriek svojej blízkosti k intenzívnemu žiareniu. Život, ako vieme, je nepravdepodobný, že sa objaví na plynných planétach.
Stern si myslí, že Neptúnov mesiac Triton, Pluto a jeho mesiac Charon a objekty Kuiper Belt Objects budú mať najlepšie šance na život. Tieto telá sú bohaté na organické chemikálie a teplo červeného obrovského slnka roztaví ich ľadové povrchy do oceánov.
„Keď je slnko červeným obrom, ľadové svety našej slnečnej sústavy sa topia a stávajú sa oceánskymi oázami po desiatky až niekoľko stoviek miliónov rokov,“ hovorí Stern. „Naša slnečná sústava potom nebude mať žiadny svet s povrchovými oceánmi, ako to robí teraz, ale stovky pre všetky ľadové mesiace obrovských planét a ľadové trpasličie planéty Kuiperovho pásu budú tiež niesť oceány. Pretože teplota na Plute sa potom nebude príliš líšiť od teploty na Miami Beach, rád by som nazval tieto svety „teplými Plutosami“, analogicky k množstvu horúcich Jupiterov, ktoré v posledných rokoch našli obežné hviezdy podobné slnku. “
Vplyv slnka však nie je celý príbeh - vlastnosti planétového tela idú ďaleko k určeniu obývateľnosti. Medzi tieto vlastnosti patrí vnútorná aktivita planéty, odrazivosť alebo „albedo“ planéty a hrúbka a zloženie atmosféry. Aj keď má planéta všetky prvky, ktoré uprednostňujú obývateľnosť, život sa nevyhnutne neobjaví.
„Nevieme, čo je potrebné na začatie života,“ hovorí Don Brownlee, astronóm z University of Washington v Seattli a spoluautor knihy „Život a smrť planéty Zem“. Brownlee hovorí, že ak sú potrebné teplé vlhké interiéry a organické materiály, potom môžu Pluto, Triton a Kuiper Belt Objects zachrániť život.
„Ako varovné slovo však bolo, že interiéry asteroidov, ktoré produkovali uhlíkaté meteority uhlíkových, boli v počiatočnej histórii slnečnej sústavy teplé a mokré asi milióny rokov,“ hovorí Brownlee. "Tieto telá sú mimoriadne bohaté na vodu a organické materiály, a napriek tomu neexistuje žiadny presvedčivý dôkaz o tom, že by v nich nejaký asteroidálny meteorit vôbec žil."
Obežná dráha planétového tela ovplyvní aj jeho šance na život. Napríklad Pluto nemá peknú pravidelnú obežnú dráhu ako Zem. Obežná dráha Pluta je pomerne excentrická a mení sa vzdialenosť od Slnka. Od januára 1979 do februára 1999 bol Pluto bližšie k slnku ako Neptún a za sto rokov bude takmer dvakrát tak ďaleko ako Neptún. Tento typ obežnej dráhy spôsobí, že sa Pluto podrobí extrémnemu zahrievaniu striedajúcemu sa s extrémnym chladením.
Aj Tritonova obežná dráha je zvláštna. Triton je jediný veľký mesiac, ktorý obieha dozadu, alebo „retrográdny“. Triton môže mať túto neobvyklú obežnú dráhu, pretože sa vytvoril ako objekt Kuiperovho opasku a potom bol zajatý Neptúnovou gravitáciou. Je to nestabilná aliancia, pretože retrográdna obežná dráha vytvára prílivové interakcie s Neptúnom. Vedci predpovedajú, že jedného dňa Triton buď narazí do Neptúna, alebo sa rozpadne na malé kúsky a vytvorí prsteň okolo planéty.
"Časový rozvrh prílivového rozpadu Tritonovej obežnej dráhy je neistý, takže by mohol byť okolo, alebo už mohol spadnúť v čase, keď slnko zhasne," hovorí Stern. "Ak je Triton okolo, pravdepodobne to skončí ako rovnaký druh morského sveta bohatého na organické látky ako Pluto."
Slnko bude horieť ako červený gigant asi 250 miliónov rokov, ale je to dosť času na to, aby sa život uchytil? Počas väčšiny životnosti červeného obra bude slnko iba 30-krát jasnejšie ako jeho súčasný stav. Ku koncu fázy červeného obra slnko vyrastie viac ako 1 000-krát jasnejšie a príležitostne uvoľní pulzy energie, ktoré dosahujú 6 000-násobok súčasného jasu. Toto obdobie intenzívneho jasu však bude trvať niekoľko miliónov rokov alebo nanajvýš desiatky miliónov rokov.
Krátka najjasnejšia fáza červeného obra naznačuje Brownleeovi, že Pluto nemá na celý život veľa sľubov. Kvôli priemernej obežnej dráhe Pluta 40 AU by slnko muselo byť 1 600-krát jasnejšie, aby Pluto dosiahlo rovnaké slnečné žiarenie, aké v súčasnosti dostávame na Zem.
"Slnko dosiahne tento jas, ale iba na veľmi krátku dobu - iba milión rokov," hovorí Brownlee. „Povrch a atmosféra Pluta sa z nášho pohľadu„ zlepší “, nebude to však príjemné miesto pre žiadne významné obdobie.“
Po fáze červeného obra slnko zmizne a zmenší sa na veľkosť Zeme a stane sa bielym trpaslíkom. Vzdialené planéty, ktoré sa vyhrievali vo svetle červeného obra, sa opäť stanú zmrznutými ľadovými svetmi.
Ak sa má život objaviť v červenom obrovskom systéme, bude potrebné ho rýchlo začať. Predpokladá sa, že život na Zemi vznikol pred 3,8 miliardami rokov, približne 800 miliónov rokov po narodení našej planéty. Je to však pravdepodobne preto, že planéty vo vnútornej slnečnej sústave zažili ťažké bombardovanie asteroidmi 800 miliónov rokov. Aj keby sa život začal okamžite, predčasný dážď asteroidov by Zemi zbavil tohto života.
Brownlee tvrdí, že pre vonkajšie planéty by mohla začať nová éra bombardovania, pretože červené obrie slnko by mohlo narušiť obrovské množstvo komét v Kuiperovom páse.
"Keď je červené obrie slnko 1 000 krát jasnejšie, stráca takmer polovicu svojej hmoty v priestore," hovorí Brownlee. „To spôsobuje, že obiehajúce telá sa pohybujú smerom von. Strata plynu a ďalšie účinky môžu destabilizovať Kuiperov pás a vytvoriť ďalšie obdobie zaujímavého bombardovania. “
Stern však tvrdí, že planéty, ktoré boli obývané červeným obřím slnkom, nebudú bombardované tak často ako na začiatku Zeme, pretože starodávny asteroidový pás mal oveľa viac materiálu, ako má dnes pás Kuiperov.
Vonkajšie planéty navyše nezažijú rovnaké ultrafialové (UV) úrovne, aké musela Zem vydržať, pretože červené obry majú veľmi nízke UV žiarenie. Vyššia intenzita UV hviezdy hlavnej sekvencie môže poškodiť jemné proteíny a vlákna RNA potrebné pre životný pôvod. Život na Zemi mohol vzniknúť iba pod vodou v hĺbkach chránených pred touto intenzitou svetla. Život na Zemi je preto neoddeliteľne spojený s tekutou vodou. Ale kto vie, aký život by mohol vzniknúť na planétach, ktoré nepotrebujú UV tienenie?
Stern si myslí, že by sme mali hľadať dôkazy života na svetoch podobných svetoch obiehajúcich okolo červených gigantov. V súčasnosti vieme o 100 miliónoch hviezd solárneho typu v galaxii Mliečnej dráhy, ktoré horia ako červení obri, a Stern hovorí, že všetky tieto systémy by mohli mať obývateľné planéty v rozmedzí 10 až 50 AU. „Bola by to dobrá skúška času potrebného na vytvorenie života v teplých svetoch bohatých na vodu,“ hovorí.
„Myšlienka, aby sa vzdialené telá obohatené o organické látky upiekli červenou gigantickou hviezdou, je fascinujúca a mohla by poskytnúť veľmi zaujímavé, ak aj krátkodobé biotopy,“ dodáva Brownlee. "Ale som rád, že naše slnko má dosť času."
Čo bude ďalej
Zatiaľ čo väčšina toho, čo vieme o vonkajšej slnečnej sústave, je založená na vzdialených meraniach uskutočnených z pozemských teleskopov, 2. januára 2004 vedci zachytili podrobný pohľad na objekt Kuiperovho pásu. Kozmická loď Stardust prešla do 136 kilometrov od kométy Wild2, obrovskej snežnej gule, ktorá strávila väčšinu svojej 4,6 miliárd rokov trvajúcej obežnej dráhy v pásme Kuiper. Wild2 teraz obieha väčšinou na obežnej dráhe Jupitera. Brownlee, ktorý je hlavným vyšetrovateľom misie Stardust, hovorí, že obrázky Stardust ukazujú fantastické povrchové detaily tela formovaného jeho dávnou aj nedávnou históriou. Hviezdne obrázky ukazujú, že trysky plynu a prachu strieľajú z kométy, keď sa Wild2 rýchlo rozpadá v silnom slnečnom teple vnútornej slnečnej sústavy.
Aby sme sa dozvedeli viac o vonkajšej slnečnej sústave, musíme tam poslať kozmickú loď, aby ju preskúmala. V roku 2001 NASA vybrala misiu New Horizons na tento účel.
Stern, ktorý je hlavným vyšetrovateľom misie New Horizons, uvádza, že začatie montáže kozmických lodí je naplánované na toto leto. Kozmická loď má byť uvedená na trh v januári 2006 a príde na Pluto v lete roku 2015.
Misia New Horizons umožní vedcom študovať geológiu Pluta a Charona, zmapovať ich povrchy a odmerať ich teploty. Atmosféra Pluta bude tiež podrobne študovaná. Okrem toho kozmická loď navštívi ľadové telá v Kuiperovom páse, aby vykonala podobné merania.
Pôvodný zdroj: Astrobiology Magazine
