Güneş değişmeye başlarsa ve dışarıya daha güçlü ısı yayarsa, dış gezegenler daha ısınabilir mi?
Dünyanın, genişleyen kırmızı yıldızın etrafında dönen bir kok yığını haline geleceği tahmin ediliyor.
Bu, ana sekans yıldızı olarak güneşe sahip gezegenlerin kaçamayacağı nihai kaderdir. Bu tür ana dizi yıldızları, hidrojeni yakıt olarak kullanırlar ve yakıt tükendiğinde helyuma dönüşecek ve kırmızı dev yıldızlara dönüşeceklerdir. Güneşin kırmızı bir deve dönüşmesi dünya için üzücü bir haber olsa da, güneş sisteminin en ücra köşesinde bulunan buzlu gezegenler için iyi bir haber, ilk kez güneşin sıcaklığında yıkanacaklar.
Güneşin ömrü boyunca yavaş ve istikrarlı bir şekilde daha parlak ve sıcak hale gelir. Yaklaşık 4 milyar yıl içinde kırmızı dev bir yıldız olacak ve tanıdık sarı güneş parlak kırmızı olacak Bu zamanda, esas olarak düşük frekanslı kızılötesi ve görünür ışık enerjisi yayar. Parlaklığı binlerce kez artacak, ancak yüzey sıcaklığı düşecek ve atmosferi yavaş yavaş Merkür'ü, Venüs'ü ve hatta muhtemelen dünyayı yiyip bitirecek.
Güneşin atmosferi dünyanın yörüngesinin 1 astronomik birimine ulaştığında, çok fazla kütle kaybedecek ve bu gaz dalgası dünyayı menzil dışına itebilir. Ancak dünya yutulsa da yakılsa da, yeryüzündeki tüm yaşam yok olacak.
Bununla birlikte, Colorado, Boulder'daki Southwest Araştırma Enstitüsü'nün Uzay Araştırma Departmanı direktörü Alan Stern, Astrobiology dergisinde, yaşama uygun gezegenlerin güneş sisteminin başka yerlerinde görünebileceğine dair bir makale yayınladı. Makalede, 10 ila 50 astronomik birimde bulunan gezegenlerin yaşanabilir bölgeler haline geleceği belirtildi. Güneş sisteminin yaşanabilir bölgesi, suyun sıvı kalabileceği alandır.
Kırmızı bir deve dönüşme aşamasında güneş daha parlak ve parlak hale geldikçe, yaşanabilir bölge 10 ila 50 AU arasında kademeli olarak değişecektir. Satürn, Uranüs, Neptün ve Plüton, 10 ila 50 AU arasında, buzlu uyduları ve Kuiper kuşağı nesneleri de 10 ila 50 AU arasında yer almaktadır. Ancak tüm bu gezegenler, yaşam formlarının hayatta kalması için uygun değildir.
Bununla birlikte, Satürn, Neptün ve Uranüs gazlı gezegenler, güneş kırmızı bir deve dönüşürken yaşanabilir hale gelmeyebilir. Gökbilimciler, diğer galaksilerde ana yıldızlarına çok yakın gaz halindeki gezegenler buldular. Bu "sıcak Jüpiterler", güçlü radyasyona yakın olmalarına rağmen gaz atmosferlerini koruyabildikleri görülüyor ve hayatın gaz gezegenlerde görülmesi pek olası değil.
Stern, Neptün'ün uydusu Triton, Pluto ve onun ayı Charon'unun ve Kuiper kuşağının gök cisimlerinin en iyi adaylar olduğuna inanıyor. Bu gök cisimleri organik kimyasallar açısından zengindir ve kırmızı dev yıldızların ısısı, buzlu yüzeylerinin okyanuslara dönüşmesine neden olur.
Stern, "Güneş kırmızı bir dev olduğunda, güneş sisteminden önceki buz dünyası eriyecek ve on ila yüz milyonlarca yıl içinde bir okyanus vahası olacak. O zamana kadar, güneş sistemimiz artık şu anki gibi olmayacak. Bu şekilde, sadece Dünya okyanuslara sahip ve dev gezegenlerin tüm buzlu uyduları ve Kuiper kuşağının buzlu cüce gezegenleri okyanuslara sahip olacak. O zamana kadar Plüton'un sıcaklığı Miami Sahili'nin sıcaklığından çok da farklı olmayacak, bu yüzden şunu belirtmek isterim Son yıllarda keşfedilen güneş benzeri yıldızların etrafında dönen çok sayıda sıcak Jüpiter gibi gezegene sıcak Plüton deniyor. "
Güneşin dönüşümü her şeyi belirlemez, gezegenin özellikleri de büyük ölçüde yaşanabilirliğini belirler. Bu özellikler, gezegenin iç aktivitesini, gezegenin yansıtıcılığını veya albedo'yu ve atmosferin kalınlığını ve bileşimini içerir. Bir gezegen, yaşanabilirliğe elverişli tüm unsurlara sahip olsa bile, yaşam mutlaka görünmeyecektir.
Seattle'daki Washington Üniversitesi'nde bir gökbilimci olan ve "Dünyanın Yaşamı ve Ölümü" kitabının ortak yazarı Don Brownlee, "Yaşamın neye başlaması gerektiğini bilmiyoruz," diyor. Brownlee, yalnızca sıcak ve nemli bir iç ortam ve organik malzemelere ihtiyaç duyulduğunda dedi. , O zaman Pluto, Triton ve Kuiper kuşağı gök cisimleri yaşamı doğurabilir.
Bununla birlikte, güneş sistemindeki milyonlarca yılın başlarında, karbonlu kondritler üreten asteroitlerin iç kısımları sıcak ve nemliydi.Bu gök cisimleri su ve organik madde bakımından son derece zengindi, ancak bu asteroitlere dair ikna edici bir kanıt yoktu. İçinde yaratıklar vardı. Brownlee dedi.
Bir gezegenin yörüngesi aynı zamanda onun yaşam formlarına uygunluğunu da etkiler. Örneğin Plüton'un yörüngesi Dünya kadar düzenli değil. Plüton'un yörüngesi ile güneş arasındaki mesafe değişecek. Ocak 1979'dan Şubat 1999'a kadar Plüton güneşe Neptün'den daha yakındı ve 100 yıl sonra, Neptün'ün neredeyse iki katı kadar güneşten uzaktaydı. Bu yörünge, Pluto'nun dönüşümlü olarak aşırı sıcak ve aşırı soğuğa maruz kalmasına neden olacaktır.
Triton'un yörüngesi de çok tuhaf. Triton, geriye dönük tek büyük uydu. Triton'un böyle alışılmadık bir yörüngesi var, çünkü muhtemelen Kuiper Kuşağı'nda oluşmuş ve ardından Neptün'ün yerçekimi tarafından ele geçirilmiş. Bu kararlı bir sonuç olmayacak çünkü geriye dönük yörünge, gelgit ve Neptün arasındaki etkileşimi yaratıyor. Bilim adamları, bir gün Triton'un ya Neptün'e çarpacağını ya da küçük parçalara ayrılacağını ve ardından gezegenin etrafında bir halka oluşturacağını tahmin ediyor.
Stern şunları söyledi: "Triton'un yörüngesinin gelgit bozunumunun zamanı belirsiz, bu yüzden güneş kırmızı bir dev olmadan önce çökmüş olabilir." "Triton düşmeseydi, Pluto gibi sona erebilirdi. Organik madde bakımından zengin bir deniz dünyası haline gelin. "
Kırmızı bir dev olarak güneş yaklaşık 250 milyon yıl boyunca yanacak, ancak bu yaşamın hayatta kalması için yeterli olacak mı? Bir kızıl devin yaşamının büyük bir kısmında güneş şu anda olduğundan 30 kat daha parlak olacak. Kırmızı dev fazın sonunda, güneşin parlaklığı 1.000 kattan fazla artacak ve ara sıra mevcut parlaklığın 6000 katına kadar enerji atımları yayacaktır. Ancak bu yoğun ışık dönemi milyonlarca yıl, en çok on milyonlarca yıl sürecektir.
Kırmızı devin en belirgin görünümünün geçici doğası, Plüton'da çok az yaşam umudu olduğunu gösteriyor. Plüton'un ortalama yörüngesi 40 astronomik birimdir ve Plüton'un dünya ile aynı güneş radyasyonunu elde edebilmesi için güneşin parlaklığı Plüton'un 1.600 katı olmalıdır.
Brownlee şöyle dedi: "Güneş bu parlaklığa ulaşabilir, ancak yalnızca kısa bir süre dayanır, yalnızca bir milyon yıl kadar sürer." "Bizim bakış açımıza göre, Plüton'un yüzeyi ve atmosferi 'iyileştirilecek', ancak Uzun bir süre yaşam formlarını yaşatamadı.
Kırmızı dev aşamadan sonra, güneş koyulaşacak, yerin boyutuna küçülecek ve beyaz bir cüce olacak. Kırmızı dev yıldızların ışığında yıkanan bu uzak gezegenler bir kez daha donmuş bir buz dünyasına dönüşecek.
Bu nedenle kırmızı dev sistemde hayat ortaya çıkarsa, kısa bir gebelik süresine ihtiyaç duyar. Dünyadaki yaşamın, gezegenimizin doğumundan yaklaşık 800 milyon yıl sonra olan 3,8 milyar yıl önce ortaya çıktığına inanılıyor. Bunun nedeni, iç güneş sistemindeki gezegenlerin 800 milyon yıllık asteroit çarpması yaşamış olması olabilir. Hayat hemen başlasa bile, erken asteroit yağmuru Dünya'daki yaşamı "öldürür".
Brownlee, kırmızı dev güneşin Kuiper kuşağındaki çok sayıda kuyruklu yıldıza müdahale edebileceğinden, dış gezegenlerin yeni bir çarpışma turu başlatabileceğini söyledi.
Brownlee, "Kırmızı dev güneş, güneşten 1000 kat daha parlak olduğunda, kütlesinin neredeyse yarısı uzayda kaybolur" dedi. Bu, yörüngedeki nesnelerin dışa doğru hareket etmesine neden olur. Gaz kaybı ve diğer etkiler Kuiper Kuşağı'nı istikrarsızlaştırabilir ve başka bir ilginç bombardıman dönemine neden olabilir. "
Ancak Stern, kırmızı dev güneşin oluşturduğu yaşanabilir gezegenlerin erken Dünya'daki kadar sık vurulmayacağını, çünkü erken asteroit kuşağına kıyasla Kuiper kuşağında bugün çok daha az malzeme bulunduğunu söyledi.
Ayrıca kırmızı dev yıldızlar çok düşük ultraviyole radyasyona sahip olduklarından, dış gezegenler Dünya ile aynı ultraviyole radyasyonu deneyimlemeyecektir. Ana dizi yıldızlarının yüksek yoğunluklu ultraviyole ışınları, yaşamın kökeni için gerekli olan kırılgan protein ve RNA zincirlerini yok eder, bu nedenle Dünya'daki yaşam ancak bu ışık yoğunluğundan etkilenmeyen su altından kaynaklanabilir. Bu nedenle, yeryüzündeki yaşam sıvı sudan ayrılamaz. Ancak UV koruması gerektirmeyen gezegenlerde nasıl bir yaşam üretilebileceğini kim bilebilir?
Stern, bugün kırmızı devlerin yörüngesindeki Plüton benzeri gezegenlerde yaşam kanıtı aramamız gerektiğine inanıyor. Şu anda Samanyolu'nda 100 milyon güneş tipi yıldızın yanarak kırmızı devlere dönüştüğünü biliyoruz.Stern, tüm bu galaksilerin 10 ila 50 AU arasında yaşanabilir gezegenlere sahip olabileceğini söyledi. Dedi ki: "Bu, ılık, su zengini bir gezegende yaşam yaratmak için gereken zamanın iyi bir testi olacak."
Brownlee şunları ekledi: "Organik madde bakımından zengin uzak nesnelerin kırmızı devler tarafından kavrulması fikri çok ilginç. Eğer bunlar kısa ömürlü yaşam alanları ise, çok ilginç olacak." Ama güneşimizin hala çok uzun olmasına çok sevindim. Kızıl dev olmak biraz zaman alacak. "
Bundan sonra ne olacak?
Güneş sisteminin dışını anlamamız çoğunlukla Dünya'daki teleskoplarla yapılan uzun mesafeli ölçümlere dayanmasına rağmen, 2 Ocak 2004'te bilim adamları Kuiper Kuşağı'nda yakın mesafeden bir gök cismi gözlemlediler. Stardust uzay aracı, Comet Wright 2'nin 136 kilometresinden geçti ve bu dev kartopu, 4.6 milyar yıllık yaşam döngüsünün çoğunda Kuiper Kuşağı'nın yörüngesinde dolaştı. Şu anda, Wild2 esas olarak Jüpiter'in yörüngesinde. Stardust görevinin baş araştırmacısı Brownlee, Stardust tarafından çekilen fotoğrafların gök cisimlerinin harika yüzey detaylarını gösterdiğini, şeklinin hem eski hem de modern olduğunu söyledi. Stardust resimleri, Wild2 güneş sisteminin içindeki yoğun güneş ısısında hızla parçalandığında, gaz ve tozun kuyruklu yıldızdan dışarı atılacağını gösteriyor.
Dış güneş sistemi hakkında daha fazla bilgi edinmek için bir uzay aracı fırlatmamız gerekiyor. Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi bu amaçla 2001 yılında "Yeni Ufuklar" misyonunu başlattı.
Stern, "Yeni Ufuklar" misyonunun baş araştırmacısıdır.
Yeni Ufuklar görevi, bilim adamlarının Plüton ve Charon'un jeolojisini incelemelerine, yüzeylerini haritalamalarına ve sıcaklıklarını ölçmelerine olanak tanıyacak. Plüton'un atmosferi de ayrıntılı olarak incelenecektir. Ek olarak, uzay aracı, benzer gözlemsel çalışmaları yapmak için Kuiper Kuşağı'ndaki buzu ziyaret edecek.
