Kreditna slika: NASA
Osuđeni smo. Jednog dana na Zemlji će biti spaljeni žmigavac koji orbitira oko natečene crvene zvijezde.
Ovo je konačna sudbina bilo kojeg planeta koji živi blizu zvijezde glavnog slijeda poput našeg sunca. Zvijezde glavnih sekvenci pokreću vodik, a kada se to goriva potroši, prelaze na helij i postaju crveni div. Dok je sunčev prijelaz u crveni gigant tužna vijest za Zemlju, ledeni planeti u najudaljenijim dijelovima našeg Sunčevog sustava prvi će se put ugrijati na sunčevoj toplini.
Sunce tijekom svog života polako, ali uporno raste, svjetlije i toplije. Kad sunce postane crveni div za oko 4 milijarde godina, naše poznato žuto sunce postat će živo crveno, jer uglavnom emitira energiju niže frekvencije infracrvenog i vidljivog crvenog svjetla. Razvit će se tisuću puta svjetlije i ipak će imati hladniju površinsku temperaturu, a njegova će se atmosfera širiti, polako zahvaćajući Merkur, Veneru i možda čak i Zemlju.
Dok se predviđa da sunčeva atmosfera doseže Zemljinu orbitu od 1 AU, crveni divovi obično gube veliku masu, a ovaj val protjeranih plinova mogao bi gurnuti Zemlju samo izvan dosega. Ali bilo da se Zemlja pojede ili samo pjeva, cijeli život na Zemlji prešao bi u zaborav.
Ipak, uvjeti koji omogućavaju život mogli bi se pojaviti negdje drugdje u Sunčevom sustavu, prema radu objavljenom u časopisu Astrobiology S. Alana Sterna, direktora Odjela svemirskih studija jugozapadnog Instituta za svemirske studije u Boulderu, Colorado. Kaže da će planete smještene od 10 do 50 AU biti u zoni stanovanja crvenog divovskog sunca. Područje stanovanja Sunčevog sustava je regija u kojoj voda može ostati u tekućem stanju.
Stanovna zona će se postupno mijenjati kroz područje od 10 do 50 AU kako sunce raste sve jače i svjetlije, evoluirajući kroz svoju fazu crvenog diva. Saturn, Uran, Neptun i Pluton leže unutar 10 do 50 AU, kao i njihovi ledeni mjeseci i objekti Kuiperovog pojasa. Ali neće svi ti svjetovi imati jednake šanse za život.
Izgledi za stanište na plinovitim planetima Saturn, Neptun i Uran možda neće toliko utjecati na prijelaz crvenog giganta. Astronomi su otkrili plinovite planete koji orbituju vrlo blizu matične zvijezde u drugim solarnim sustavima, a čini se da se ovi "vrući Jupiteri" zadržavaju u plinovitim atmosferama unatoč njihovoj blizini intenzivnog zračenja. Život kakav znamo nije vjerojatno da će se pojaviti na plinovitim planetima.
Stern misli da će Neptunov mjesec Triton, Pluton i njegov mjesec Charon, te Kuiperovi pojasevi imati najbolje šanse za život. Ta su tijela bogata organskim kemikalijama, a toplina sunca crvenog diva rastopit će njihove ledene površine u oceane.
"Kad je sunce crveno divovo, ledeni se svjetovi našeg solarnog sustava otopiti i postati oceanske oaze za desetke do nekoliko stotina milijuna godina", kaže Stern. "Naš će sunčev sustav tada obuzeti ne jedan svijet s površinskim oceanima, kao sada, već stotine, za sve ledene mjesece divovskih planeta, a ledeni patuljasti planeti Kuiperovog pojasa također će tada nositi oceane. Budući da temperatura na Plutonu tada neće biti baš drugačija, nego sada temperatura u Miami Beachu, volim ove svjetove nazvati "toplim Plutosima", analogno mnoštvu vrućih Jupitera koji su posljednjih godina zaobišli zvijezde nalik suncu. "
Međutim, utjecaj sunca nije u cijeloj priči - karakteristike planetarnog tijela daleki su put prema utvrđivanju useljivosti. Takve karakteristike uključuju unutarnju aktivnost planeta, reflektivnost ili "albedo" planeta, debljinu i sastav atmosfere. Čak i ako neki planet ima sve elemente koji favoriziraju naseljenost, život se neće nužno pojaviti.
"Ne znamo što je sve potrebno za početak života", kaže Don Brownlee, astronom sa Sveučilišta u Washingtonu u Seattlu i koautor knjige "Život i smrt planete Zemlje." Brownlee kaže da ako su topli vlažni interijeri i organski materijali sve što je potrebno, tada bi Pluton, Triton i Kuiperovi pojasevi mogli ukinuti život.
"Kao upozorenje, međutim, unutrašnjost asteroida koji su proizveli meteoriti ugljikova kondrita bili su topli i vlažni možda milijunima godina u ranoj povijesti Sunčevog sustava", kaže Brownlee. "Ova tijela su izuzetno bogata i vodom i organskim materijalima, a još uvijek nema uvjerljivih dokaza da je bilo koji asteroidni meteorit ikada živio u njemu."
Orbita planetarnog tijela također će utjecati na njegove šanse za život. Pluton, na primjer, nema lijepu, redovitu orbitu kao što je Zemlja. Orbita Plutona je relativno ekscentrična, razlikuje se udaljenost od sunca. Od siječnja 1979. do veljače 1999. Pluton je bio bliže suncu nego Neptunu, a za stotinu godina bit će gotovo dvostruko veći od Neptuna. Ova vrsta orbite uzrokovat će da Pluton podvrgne ekstremno zagrijavanje naizmjenično, uz ekstremno hlađenje.
Tritonova je orbita također neobična. Triton je jedini veliki mjesec koji se kreće oko unatrag, ili "retrogradno". Triton možda ima ovu neobičnu orbitu jer se formirao kao objekt Kuiperovog pojasa, a zatim ga je osvojila gravitacija Neptuna. To je nestabilan savez, jer retrogradna orbita stvara plimne interakcije s Neptunom. Znanstvenici predviđaju da će se jednog dana Triton ili srušiti na Neptun, ili će se raspasti na sitne komade i formirati prsten oko planete.
"Vremenski raspon za plimno propadanje Tritonove orbite je neizvjestan, tako da bi mogao biti okolo, ili bi se mogao srušiti do trenutka kad sunce pocne crveni gigant", kaže Stern. "Ako je Triton naokolo, vjerojatno će izgledati poput iste vrste organsko bogatog oceanskog svijeta kao i Pluton."
Sunce će gorjeti kao crveni div za oko 250 milijuna godina, ali je li to dovoljno vremena u životu da se upori? Tijekom većeg dijela životnog vijeka crvenog diva, sunce će biti samo 30 puta svjetlije od svog trenutnog stanja. Pred kraj faze crvenog diva sunce će narasti više od 1.000 puta svjetlije i povremeno oslobađa impulse energije koji dosežu 6000 puta trenutnu svjetlinu. No, ovo razdoblje intenzivne svjetline trajat će nekoliko milijuna godina, ili najviše desetke milijuna godina.
Zbirnost najsjajnijih faza crvenog giganta sugerira Brownleeju da Pluton nema puno obećanja za život. Zbog prosječne orbite Plutona od 40 AU, sunce bi moralo biti 1.600 puta svjetlije za Pluton kako bi dobili isto solarno zračenje koje trenutno imamo na Zemlji.
"Sunce će dostići tu svjetlinu, ali samo za vrlo kratko vrijeme - samo milion godina ili tako", kaže Brownlee. "S naše točke gledišta površina i atmosfera Plutona bit će" poboljšani ", ali neće biti lijepo mjesto za bilo koji značajan vremenski period".
Nakon faze crvenog diva, sunce će postajati blijed i smanjit će se na veličinu Zemlje, postajući bijeli patuljak. Daleki planeti koji su se bacali u svjetlu crvenog diva ponovno će postati smrznuti ledeni svjetovi.
Ako će se život pojaviti u sustavu crvenih divova, trebat će mu brz početak. Smatra se da je život na Zemlji nastao prije 3,8 milijardi godina, nekih 800 milijuna godina nakon što se rodio naš planet. Ali to je vjerojatno zato što su planeti u unutarnjem Sunčevom sustavu doživjeli 800 milijuna godina teškog bombardiranja asteroida. Čak i da je život počeo odmah, rana kiša asteroida izbrisala bi Zemlju čistom od života.
Brownlee kaže da bi nova era bombardiranja mogla započeti za vanjske planete, jer bi crveno divovsko sunce moglo poremetiti ogroman broj kometa u pojasu Kuiper.
"Kad je crveno sunce 1000 puta svjetlije, gubi gotovo polovicu svoje mase u prostoru", kaže Brownlee. "To uzrokuje da se orbitala gibaju prema van. Gubitak plina i drugi učinci mogli bi destabilizirati Kuiperov pojas i stvoriti još jedno zanimljivo razdoblje bombardiranja. "
Ali Stern kaže da planete napravljene od crvenog divovskog sunca neće biti bombardirane tako često kao rana Zemlja jer je drevni asteroidni pojas imao mnogo više materijala nego što ima Kuiperov pojas.
Pored toga, vanjski planeti neće doživjeti iste razine ultraljubičastog (UV) zraka koje je Zemlja morala podnijeti, budući da crveni divovi imaju vrlo malo UV zračenja. UV jače zvijezde glavne sekvencije može oštetiti osjetljive proteine i RNA lance potrebne za život porijekla. Život na Zemlji mogao je poticati samo pod vodom, u dubinama zaštićenim od ovog intenziteta svjetlosti. Život na Zemlji je, dakle, neraskidivo povezan s tekućom vodom. Ali tko zna kakav bi život mogao poticati na planetima koji nemaju potrebu za zaštitom od UV zračenja?
Stern smatra da bismo trebali tražiti dokaze o životu na plutonskim svjetovima koji danas kruže oko crvenih divova. Trenutno znamo za 100 milijuna zvijezda sunčevog tipa u galaksiji Mliječni put koje izgaraju kao crveni divovi, a Stern kaže da bi svi ti sustavi mogli imati naseljene planete unutar 10 do 50 AU. "To bi bio dobar test vremena potrebnog za stvaranje života na toplim, bogatim vodama svjetovima", kaže on.
"Ideja udaljenih tijela bogatih organskim biljkama koje peče zvijezda crvenog diva je intrigantna i mogla bi pružiti vrlo zanimljivo ako dugotrajno stanište za život," dodaje Brownlee. "Ali drago mi je što nam je sunce ostalo malo vremena."
Što je sljedeće
Dok se velik dio onoga što znamo o vanjskom Sunčevom sustavu temelji na dalekim mjerenjima napravljenim zemaljskim teleskopima, 2. siječnja 2004., znanstvenici su izbliza vidjeli predmet Kuiperovog pojasa. Svemirska letjelica Stardust prošla je u krugu od 136 kilometara kometa Wild2, ogromne snježne kugle koja je provela veći dio svog 4,6 milijardi godina života u orbiti oko pojasa Kuiper. Wild2 sada kruži uglavnom unutar orbite Jupitera. Brownlee, koji je glavni istraživač misije Stardust, kaže da Stardust slike pokazuju fantastične detalje na površini tijela oblikovanog kako iz njegove drevne tako i novije povijesti. Slike zvijezde prikazuju mlazove plina i prašine koji pucaju s komete, jer se Wild2 brzo raspada u jakoj sunčevoj toplini unutarnjeg Sunčevog sustava.
Da bismo saznali više o vanjskom sunčevom sustavu, morat ćemo poslati svemirsku letjelicu vani da istraži. NASA je 2001. odabrala misiju New Horizons upravo za takvu svrhu.
Stern, koji je glavni istražitelj misije New Horizons, izvještava da bi skupljanje svemirskih letjelica trebalo započeti ovog ljeta. Svemirska letjelica trebala bi lansirati u siječnju 2006., a u Pluton će stići u ljeto 2015. godine.
Misija New Horizons omogućit će znanstvenicima da proučavaju geologiju Plutona i Charona, preslikavaju njihove površine i uzimaju njihove temperature. Atmosfera Plutona će se također detaljno proučavati. Pored toga, svemirska letjelica posjetit će ledena tijela u Kuiperovom pojasu kako bi obavila slična mjerenja.
Izvorni izvor: Astrobiology Magazine
