Πιστωτική εικόνα: NASA
Είμαστε καταδικασμένοι. Μια μέρα η Γη θα είναι ένα καμένο σιτάρι σε τροχιά γύρω από ένα πρησμένο κόκκινο αστέρι.
Αυτή είναι η απόλυτη μοίρα κάθε πλανήτη που ζει κοντά σε ένα κύριο αστέρι ακολουθίας όπως ο ήλιος μας. Τα κύρια αστέρια ακολουθούν το υδρογόνο και όταν εξαντλείται αυτό το καύσιμο, μετατρέπονται σε ήλιο και γίνονται ένας κόκκινος γίγαντας. Ενώ η μετάβαση του ήλιου σε έναν κόκκινο γίγαντα είναι θλιβερή είδηση για τη Γη, οι παγωμένοι πλανήτες στις πιο απομακρυσμένες περιοχές του ηλιακού μας συστήματος θα χαλαρώσουν στη ζεστασιά του ήλιου για πρώτη φορά.
Ο ήλιος έχει αναπτυχθεί αργά αλλά σταθερά πιο φωτεινός και πιο ζεστός κατά τη διάρκεια της ζωής του. Όταν ο ήλιος γίνει κόκκινος γίγαντας σε περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ο οικείος κίτρινος ήλιος μας θα γίνει έντονο κόκκινο, καθώς εκπέμπει κυρίως την ενέργεια χαμηλότερης συχνότητας υπέρυθρου και ορατού κόκκινου φωτός. Θα αυξηθεί χιλιάδες φορές πιο φωτεινή και θα έχει μια πιο δροσερή θερμοκρασία επιφάνειας και η ατμόσφαιρα θα επεκταθεί, κατακλύζοντας αργά τον Ερμή, την Αφροδίτη και πιθανώς ακόμη και τη Γη.
Ενώ η ατμόσφαιρα του ήλιου προβλέπεται να φτάσει την τροχιά της Γης με 1 AU, οι κόκκινοι γίγαντες τείνουν να χάνουν πολλή μάζα και αυτό το κύμα αποβληθέντων αερίων θα μπορούσε να ωθήσει τη Γη λίγο έξω από το εύρος. Αλλά αν η Γη καταναλώνεται ή απλώς τραγουδείται, όλη η ζωή στη Γη θα έχει ξεχάσει.
Ωστόσο, οι συνθήκες που καθιστούν δυνατή τη ζωή θα μπορούσαν να εμφανιστούν αλλού στο ηλιακό σύστημα, σύμφωνα με μια δημοσίευση στο περιοδικό Astrobiology από τον S. Alan Stern, διευθυντή του Τμήματος Διαστημικών Μελετών του Southwest Research Institute στο Boulder του Κολοράντο. Λέει ότι οι πλανήτες που βρίσκονται 10 έως 50 AU θα βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη του κόκκινου γιγαντιαίου ήλιου. Η κατοικήσιμη ζώνη ενός ηλιακού συστήματος είναι η περιοχή όπου το νερό μπορεί να παραμείνει σε υγρή κατάσταση.
Η κατοικήσιμη ζώνη θα μετατοπιστεί σταδιακά μέσω της περιοχής των 10 έως 50 AU καθώς ο ήλιος μεγαλώνει φωτεινότερα και εξελίσσεται μέσω της κόκκινης φάσης του γίγαντα. Ο Κρόνος, ο Ουρανός, ο Ποσειδώνας και ο Πλούτωνας βρίσκονται όλα εντός 10 έως 50 AU, όπως και τα παγωμένα φεγγάρια τους και τα αντικείμενα ζώνης Kuiper. Όμως όλοι αυτοί οι κόσμοι δεν θα έχουν ίσες πιθανότητες στη ζωή.
Οι προοπτικές βιωσιμότητας στους αέριους πλανήτες Κρόνος, Ποσειδώνας και Ουρανός μπορεί να μην επηρεαστούν τόσο πολύ από τη μετάβαση του κόκκινου γίγαντα. Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν αέριους πλανήτες σε τροχιά πολύ κοντά στο γονικό τους αστέρι σε άλλα ηλιακά συστήματα, και αυτοί οι «καυτοί Δία» φαίνεται να συγκρατούν τις αέριες ατμόσφαιρές τους παρά την εγγύτητά τους με την έντονη ακτινοβολία. Η ζωή, όπως γνωρίζουμε, δεν είναι πιθανό να εμφανίζεται σε αέριους πλανήτες.
Ο Stern πιστεύει ότι το φεγγάρι του Ποσειδώνα Triton, ο Πλούτωνας και το φεγγάρι του Charon και τα αντικείμενα ζώνης Kuiper θα έχουν τις καλύτερες πιθανότητες για ζωή. Αυτά τα σώματα είναι πλούσια σε οργανικές χημικές ουσίες και η θερμότητα του κόκκινου γιγαντιαίου ήλιου θα λιώσει τις παγωμένες επιφάνειές τους σε ωκεανούς.
«Όταν ο ήλιος είναι ένας κόκκινος γίγαντας, οι παγωμένοι κόσμοι του ηλιακού μας συστήματος θα λιώσουν και θα γίνουν ωκεάνιες οάσεις για δεκάδες έως αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια», λέει ο Stern. «Το ηλιακό μας σύστημα τότε δεν θα φιλοξενεί έναν κόσμο με επιφανειακούς ωκεανούς, όπως συμβαίνει τώρα, αλλά εκατοντάδες, για όλα τα παγωμένα φεγγάρια των γιγαντιαίων πλανητών, και οι παγωμένοι πλανήτες νάνος του ιμάντα Kuiper θα φέρουν επίσης ωκεανούς τότε. Επειδή η θερμοκρασία στον Πλούτωνα δεν θα είναι πολύ διαφορετική τότε, από τη θερμοκρασία του Μαϊάμι Μπιτς, θα ήθελα να αποκαλώ αυτούς τους κόσμους «ζεστούς Πλούτους», κατ 'αναλογία με την πληθώρα των καυτών Δία που βρέθηκαν σε τροχιά γύρω από τον ήλιο σαν αστέρια τα τελευταία χρόνια ».
Ωστόσο, η επιρροή του ήλιου δεν είναι ολόκληρη η ιστορία - τα χαρακτηριστικά ενός πλανητικού σώματος προχωρούν πολύ προς τον προσδιορισμό της βιωσιμότητας. Τέτοια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν την εσωτερική δραστηριότητα ενός πλανήτη, την ανακλαστικότητα ή το «albedo» ενός πλανήτη και το πάχος και τη σύνθεση της ατμόσφαιρας. Ακόμα κι αν ένας πλανήτης έχει όλα τα στοιχεία που ευνοούν τη βιωσιμότητα, η ζωή δεν θα εμφανίζεται απαραίτητα.
«Δεν ξέρουμε τι χρειάζεται για να ξεκινήσουμε τη ζωή», λέει ο Don Brownlee, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ και συν-συγγραφέας του βιβλίου «Η ζωή και ο θάνατος του πλανήτη Γη». Ο Brownlee λέει ότι αν χρειάζονται ζεστά υγρά εσωτερικά και οργανικά υλικά, τότε τα αντικείμενα Pluto, Triton και Kuiper Belt Objects θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν τη ζωή.
«Ωστόσο, για λόγους προσοχής, τα εσωτερικά των αστεροειδών που παρήγαγαν τους μετεωρίτες ανθρακούχου χονδρίτη ήταν ζεστά και υγρά για ίσως εκατομμύρια χρόνια στην πρώιμη ιστορία του ηλιακού συστήματος», λέει ο Brownlee. "Αυτά τα σώματα είναι εξαιρετικά πλούσια τόσο σε νερό όσο και σε οργανικά υλικά, και ωστόσο δεν υπάρχουν πειστικά στοιχεία ότι οποιοσδήποτε αστεροειδής μετεωρίτης είχε ποτέ ζωντανά πράγματα σε αυτό."
Η τροχιά ενός πλανητικού σώματος θα επηρεάσει επίσης τις πιθανότητες για ζωή. Ο Πλούτωνας, για παράδειγμα, δεν έχει μια ωραία, κανονική τροχιά όπως η Γη. Η τροχιά του Πλούτωνα είναι συγκριτικά εκκεντρική, κυμαινόμενη σε απόσταση από τον ήλιο. Από τον Ιανουάριο του 1979 έως τον Φεβρουάριο του 1999, ο Πλούτωνας ήταν πιο κοντά στον ήλιο από τον Ποσειδώνα και σε εκατό χρόνια, θα ήταν σχεδόν διπλάσιος από τον Ποσειδώνα. Αυτός ο τύπος τροχιάς θα κάνει τον Πλούτωνα να υποστεί ακραία θέρμανση εναλλάσσοντας με ακραία ψύξη.
Η τροχιά του Triton είναι επίσης περίεργη. Το Triton είναι το μόνο μεγάλο φεγγάρι που περιστρέφεται προς τα πίσω ή «οπισθοδρομικά». Ο Triton μπορεί να έχει αυτήν την ασυνήθιστη τροχιά, επειδή σχηματίστηκε ως Kuiper Belt Object και στη συνέχεια συνελήφθη από τη βαρύτητα του Ποσειδώνα. Είναι μια ασταθής συμμαχία, καθώς η οπισθοδρομική τροχιά δημιουργεί παλιρροιακές αλληλεπιδράσεις με τον Ποσειδώνα. Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι κάποια στιγμή ο Τρίτων είτε θα συντρίψει τον Ποσειδώνα, είτε θα χωρίσει σε μικροσκοπικά κομμάτια και θα σχηματίσει έναν δακτύλιο γύρω από τον πλανήτη.
"Το χρονοδιάγραμμα για την παλιρροιακή αποσύνθεση της τροχιάς του Triton είναι αβέβαιο, οπότε θα μπορούσε να είναι γύρω ή μπορεί να είχε ήδη καταρρεύσει τη στιγμή που ο ήλιος θα γίνει κόκκινος γίγαντας", λέει ο Stern. "Εάν το Triton είναι γύρω, πιθανότατα θα καταλήξει να μοιάζει με το ίδιο είδος πλούσιου σε οργανικά ωκεανού κόσμου με τον Πλούτωνα."
Ο ήλιος θα καεί ως κόκκινος γίγαντας για περίπου 250 εκατομμύρια χρόνια, αλλά είναι αρκετός ο χρόνος για να πάρει τη ζωή το πόδι; Κατά το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του κόκκινου γίγαντα, ο ήλιος θα είναι μόνο 30 φορές πιο φωτεινός από την τρέχουσα κατάστασή του. Προς το τέλος της κόκκινης γιγαντιαίας φάσης, ο ήλιος θα μεγαλώσει περισσότερο από 1.000 φορές πιο φωτεινός και περιστασιακά απελευθερώνει παλμούς ενέργειας φτάνοντας 6.000 φορές την τρέχουσα φωτεινότητα. Αλλά αυτή η περίοδος έντονης φωτεινότητας θα διαρκέσει για μερικά εκατομμύρια χρόνια, ή δεκάδες εκατομμύρια χρόνια το πολύ.
Η συντομία των πιο φωτεινών φάσεων του κόκκινου γίγαντα υποδηλώνει στον Brownlee ότι ο Πλούτωνας δεν έχει πολλές υποσχέσεις για ζωή. Λόγω της μέσης τροχιάς του Πλούτωνα των 40 AU, ο ήλιος θα πρέπει να είναι 1.600 φορές πιο φωτεινός για τον Πλούτωνα για να πάρει την ίδια ηλιακή ακτινοβολία που έχουμε σήμερα στη Γη.
«Ο ήλιος θα φτάσει σε αυτήν τη φωτεινότητα, αλλά μόνο για μια πολύ σύντομη χρονική περίοδο - μόνο ένα εκατομμύριο χρόνια περίπου», λέει ο Brownlee. «Η επιφάνεια και η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα θα« βελτιωθούν »από την άποψή μας, αλλά δεν θα είναι ωραίο μέρος για οποιαδήποτε σημαντική χρονική περίοδο».
Μετά τη φάση του κόκκινου γίγαντα, ο ήλιος θα γίνει πιο αμυδρός και θα συρρικνωθεί στο μέγεθος της Γης, γίνεται ένας λευκός νάνος. Οι απόμακροι πλανήτες που βυθίστηκαν υπό το φως του κόκκινου γίγαντα θα γίνουν παγωμένοι κόσμοι πάγου.
Έτσι, εάν η ζωή πρόκειται να εμφανιστεί σε ένα κόκκινο γιγαντιαίο σύστημα, θα χρειαστεί μια γρήγορη εκκίνηση. Η ζωή στη Γη θεωρείται ότι ξεκίνησε πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια, περίπου 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του πλανήτη μας. Αλλά αυτό πιθανότατα οφείλεται στο γεγονός ότι οι πλανήτες στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα υπέστησαν 800 εκατομμύρια χρόνια σοβαρού βομβαρδισμού αστεροειδών. Ακόμα κι αν η ζωή είχε αρχίσει αμέσως, η πρώιμη βροχή των αστεροειδών θα είχε σκουπίσει τη Γη καθαρή από αυτήν τη ζωή.
Ο Μπράουνλι λέει ότι μια νέα εποχή βομβαρδισμού θα μπορούσε να ξεκινήσει για τους εξωτερικούς πλανήτες, επειδή ο κόκκινος γίγαντας ήλιος θα μπορούσε να διαταράξει τον τεράστιο αριθμό κομητών στη ζώνη Kuiper.
«Όταν ο κόκκινος γίγαντας ήλιος είναι 1.000 φορές πιο φωτεινός, χάνει σχεδόν το ήμισυ της μάζας του στο διάστημα», λέει ο Brownlee. «Αυτό αναγκάζει τα τροχιακά σώματα να κινούνται προς τα έξω. Η απώλεια φυσικού αερίου και άλλα αποτελέσματα μπορεί να αποσταθεροποιήσουν τη ζώνη Kuiper και να δημιουργήσουν μια άλλη περίοδο ενδιαφέροντος βομβαρδισμού. "
Αλλά ο Στερν λέει ότι οι πλανήτες που γίνονται κατοικήσιμοι από έναν κόκκινο γίγαντα ήλιο δεν θα βομβαρδίζονται τόσο συχνά όσο ήταν η πρώιμη Γη, επειδή η αρχαία αστεροειδής ζώνη είχε πολύ περισσότερο υλικό από ό, τι η ζώνη Kuiper σήμερα.
Επιπλέον, οι εξωτερικοί πλανήτες δεν θα βιώσουν τα ίδια επίπεδα υπεριώδους (UV) που έπρεπε να αντέξει η Γη, καθώς οι κόκκινοι γίγαντες έχουν πολύ χαμηλή υπεριώδη ακτινοβολία. Η υπεριώδης ακτινοβολία υψηλότερης έντασης ενός κύριου αστεριού ακολουθίας μπορεί να είναι επιβλαβής για τις ευαίσθητες πρωτεΐνες και τους κλώνους RNA που απαιτούνται για την προέλευση της ζωής. Η ζωή στη Γη θα μπορούσε να προέρχεται μόνο υποβρύχια, σε βάθη προστατευμένα από αυτήν την ένταση του φωτός. Επομένως, η ζωή στη Γη συνδέεται άρρηκτα με το υγρό νερό. Αλλά ποιος ξέρει τι είδους ζωή μπορεί να προέρχεται από πλανήτες που δεν χρειάζονται υπεριώδη προστασία;
Ο Στερν πιστεύει ότι πρέπει να αναζητήσουμε στοιχεία για τη ζωή σε πλανήτες σαν τον Πλούτωνα που περιστρέφονται γύρω από κόκκινους γίγαντες σήμερα. Γνωρίζουμε επί του παρόντος για 100 εκατομμύρια αστέρια ηλιακού τύπου στον γαλαξία του Γαλαξία που καίγονται ως κόκκινοι γίγαντες και ο Stern λέει ότι όλα αυτά τα συστήματα θα μπορούσαν να έχουν κατοικήσιμους πλανήτες εντός 10 έως 50 AU. «Θα ήταν μια καλή δοκιμασία του χρόνου που απαιτείται για τη δημιουργία ζωής σε ζεστούς, πλούσιους σε νερό κόσμους», λέει.
«Η ιδέα των απομακρυσμένων σωμάτων πλούσιων σε οργανικά να ψηθούν από ένα κόκκινο γιγαντιαίο αστέρι είναι μια ενδιαφέρουσα και θα μπορούσε να προσφέρει πολύ ενδιαφέροντα αν βιότοπους για βραχύβια ενδιαιτήματα», προσθέτει ο Brownlee. «Αλλά χαίρομαι που ο ήλιος μας έχει ένα καλό περιθώριο χρόνου.»
Τι έπεται
Ενώ πολλά από αυτά που γνωρίζουμε για το εξωτερικό ηλιακό σύστημα βασίζονται σε μακρινές μετρήσεις που γίνονται από τηλεσκόπια με βάση τη Γη, στις 2 Ιανουαρίου 2004, οι επιστήμονες έβλεπαν μια κοντινή ματιά ενός αντικειμένου ζώνης Kuiper. Το διαστημικό σκάφος Stardust πέρασε σε απόσταση 136 χιλιομέτρων από τον κομήτη Wild2, μια τεράστια χιονόμπαλα που πέρασε το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του 4,6 δισεκατομμυρίων ετών σε τροχιά γύρω από το Kuiper Belt. Το Wild2 βρίσκεται τώρα σε τροχιά κυρίως μέσα στην τροχιά του Δία. Ο Brownlee, ο οποίος είναι ο Αρχικός ερευνητής της αποστολής Stardust, λέει ότι οι εικόνες Stardust δείχνουν φανταστικές επιφανειακές λεπτομέρειες ενός σώματος που διαμορφώνεται τόσο από την αρχαία όσο και από την πρόσφατη ιστορία του. Οι εικόνες Stardust δείχνουν πίδακες αερίου και σκόνης που εκτοξεύουν τον κομήτη, καθώς το Wild2 διαλύεται γρήγορα στην έντονη ηλιακή θερμότητα του εσωτερικού ηλιακού συστήματος.
Για να μάθουμε περισσότερα για το εξωτερικό ηλιακό σύστημα, θα χρειαστεί να στείλουμε ένα διαστημικό σκάφος εκεί έξω για να ερευνήσουμε. Το 2001, η NASA επέλεξε την αποστολή New Horizons για έναν τέτοιο σκοπό.
Ο Stern, ο οποίος είναι ο κύριος ερευνητής της αποστολής New Horizons, αναφέρει ότι η συνέλευση του διαστημικού σκάφους έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει αυτό το καλοκαίρι. Το διαστημικό σκάφος πρόκειται να ξεκινήσει τον Ιανουάριο του 2006 και θα φτάσει στον Πλούτωνα το καλοκαίρι του 2015.
Η αποστολή New Horizons θα επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν τη γεωλογία του Πλούτωνα και του Charon, να χαρτογραφήσουν τις επιφάνειές τους και να πάρουν τις θερμοκρασίες τους. Η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα θα μελετηθεί επίσης λεπτομερώς. Επιπλέον, το διαστημικό σκάφος θα επισκεφθεί τα παγωμένα σώματα στη ζώνη Kuiper για να κάνει παρόμοιες μετρήσεις.
Πρωτότυπη Πηγή: Περιοδικό Αστροβιολογίας
