كيف ولماذا تموت الكواكب؟

الكواكب لا

(رصيد الصورة: فاديم سادوفسكي / شاترستوك)

يمكن أن توجد معظم الكواكب لفترة طويلة جدًا ، لكنها لا يمكن أن تدوم إلى الأبد. يمكن للنجوم الجائعة والكواكب المجاورة العنيفة أن تدمر العالم تمامًا ، في حين أن التأثيرات والبراكين المفرطة يمكن أن تجعل العالم الصالح للسكن عقيمًا عن طريق تجريد الكوكب من مياهه. هناك أيضًا الكثير من الطرق النظرية التي قد توضح نهاية كوكب ما ولكنها لم تفعل ذلك ، على حد علمنا.



كتب شون ريموند ، مصمم نماذج الكواكب في مختبرات أستروفيزيك دي بوردو في بوردو بفرنسا: 'الكواكب تموت طوال الوقت في جوارنا المجري'. سلسلة المدونات حول كيفية موت الكواكب . لقد بحث ريموند في طرق لا تعد ولا تحصى يمكن أن تحقق الكواكب نهايتها. في حين لا تموت جميع الكواكب ، فإن معظمها يجد طريقه في النهاية إلى مشرحة الكواكب.

كارثة المناخ

تلعب دورة مناخ الأرض دورًا مهمًا في التأكد من أن الكوكب ليس حارًا جدًا ولا باردًا جدًا لاستمرار الحياة. لكن المناخ في عالم صخري مثل الأرض لا يتطلب الكثير من أجل التخلص منه ، مما يؤدي إلى حدوث أحداث تؤدي إما إلى كوكب ساخن بشكل لا يصدق أو عالم كرة ثلجية.

على الأرض ، يتم تنظيم درجة الحرارة بكمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ثاني أكسيد الكربون وغيرها غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي (مثل الماء والميثان وأكسيد النيتروز) بمثابة غطاء ، مما يحافظ على دفء الكوكب عن طريق إبطاء كمية أشعة الشمس التي تتسرب عائدة إلى الفضاء. عندما يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي فإنه يسخن سطح الكوكب ، مما تسبب في هطول المزيد من الأمطار . ثم يزيل هطول الأمطار بعض ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ويترسبه في صخور الكربونات في قاع البحر ، ويبدأ الكوكب في البرودة.

إذا تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل أسرع مما يمكن إعادة امتصاصه في الصخور ، بسبب شيء مثل النشاط البركاني المتزايد ، على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي إلى تأثير الاحتباس الحراري الجامح. يمكن أن ترتفع درجات الحرارة فوق نقطة غليان الماء ، والتي يمكن أن تكون مشكلة لاستدامة الحياة ، لأن الحياة كما نعرفها تتطلب الماء. يمكن أن يسمح ارتفاع درجات الحرارة أيضًا للغلاف الجوي بالهروب إلى الفضاء ، وإزالة الدرع الواقي الذي يحرف الإشعاع الصادر عن شمس الكوكب والنجوم الأخرى.

فنان

تصور فنان لكوكب متجمد. إذا أصبح الكوكب باردًا بدرجة كافية ، فقد يتحول إلى عالم كرة ثلج.(رصيد الصورة: Shutterstock)

كتب ريموند: 'تدفئة البيت الزجاجي هي حقيقة من حقائق الحياة بالنسبة للغلاف الجوي ، وهي مرغوبة إلى حد ما'. 'لكن الأمور يمكن أن تخرج عن السيطرة.'

الحرارة ليست هي الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يتحول بها المناخ إلى مميتة. عندما يصبح الكوكب باردًا بدرجة كافية ، يتحول ذلك الجسم إلى أ عالم كرة الثلج ، جسم صخري مغطى بالجليد. الجليد والثلج ساطعان ويعكسان قدرًا كبيرًا من حرارة النجم إلى الفضاء ، مما يتسبب في مزيد من البرودة في العالم. في عالم به براكين سطحية ، يمكن للانفجارات البركانية أن تفرغ ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى مرة أخرى في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تسخين العالم مرة أخرى. ولكن إذا حدثت ظروف كرة الثلج على كوكب يفتقر إلى الصفائح التكتونية - وبالتالي البراكين - فقد يكون العالم محبوسًا بشكل دائم في حالة كرة الثلج.

وفقًا لريموند ، فإن جميع الكواكب التي يحتمل أن تحمل حياة معرضة للخطر كارثة مناخية ، والتي يمكن أن تجعل كوكبًا غير صالح للسكنى ولكن لا يمكن أن يدمره تمامًا.

الحمم أو الحياة

يمكن لسحب العوالم المجاورة أن يسحب مدار الكوكب ، مما يضغط على باطن الكوكب ويزيد من حرارة الطبقة الوسطى للأرض ، الوشاح. يجب أن تجد هذه الحرارة طريقة للهروب ، والطريقة الأكثر شيوعًا هي من خلال البركان.

يمكن أن يؤثر النشاط البركاني بشكل كبير على بيئة الكوكب. وفقا ل المؤسسة الجامعية لأبحاث الغلاف الجوي ، يمكن أن تؤثر جزيئات الغاز والغبار التي يلقيها البركان في الغلاف الجوي على الغلاف الجوي للكوكب ، مما يؤدي إلى تبريد الكوكب وتظليله من الإشعاع الوارد. في عام 1815 ، ثوران بركان جبل تامبورا ، أكبر ثوران بركاني في تاريخ الأرض المسجل ، ألقى الكثير من الرماد الذي أدى إلى خفض درجات الحرارة العالمية ، مما جعل عام 1816 ما يسمى بـ 'عام بدون صيف'.

يمكن أن تسبب البراكين أيضًا تأثيرًا معاكسًا - الاحتباس الحراري - حيث تطلق غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. يمكن أن تؤدي الانفجارات البركانية الكبيرة والمتكررة إلى حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري التي من شأنها تحويل عالم صالح للسكن مثل الأرض إلى شيء أشبه بكوكب الزهرة .

لا يتعين علينا البحث بعيدًا عن مثال واقعي لعالم البركان. قمر المشتري آيو هو الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي ، مع مئات البراكين التي تنفجر باستمرار. إذا تم سحب الأرض بقدر ما تم جره بواسطة قوة جاذبية المشتري ، فإن الأرض سيكون لها نشاط بركاني أكبر بعشر مرات من Io ، وفقًا لريموند.

مصيبة المذنب

الكويكبات الصخرية والمذنبات الجليدية هي `` فتات '' كواكب يمكن أن تسبب مشاكل كبيرة للعوالم المجاورة لها ، خاصة عندما تقذفها عمالقة الجليد والغاز.

عندما تستقر الكواكب في مداراتها النهائية ، يمكن لقاطرات الجاذبية أن تحرك الكويكبات والمذنبات حولها. يمكن دفع البعض إلى أطراف نظام الكواكب ، بينما يتم دفع البعض الآخر إلى الداخل ، وفي النهاية يصطدمون بعوالم صخرية ، حيث ربما تحاول الحياة أن تتطور.

في نظامنا الشمسي الخارجي ، دفعت الحركات النهائية لنبتون عندما استقر في مداره الدائم عدة مذنبات إلى الداخل ، ومررتها من كوكب إلى كوكب حتى وصلت إلى كوكب المشتري. ألقى كوكب المشتري ببعض هذه الأجسام الجليدية إلى الخارج ، لكن تم إلقاء البعض الآخر نحو الداخل نحو الأرض خلال فترة تُعرف باسم القصف الثقيل المتأخر.

فنان

يُظهر مفهوم الفنان عن الأرض المبكرة سطحًا تعرض لضربات كبيرة.(رصيد الصورة: Simone Marchi / NASA)

اليوم ، تتراكم الأرض باستمرار حوالي 100 طن (90 طنًا متريًا) من المواد بين الكواكب كل يوم على شكل غبار. الأجسام التي يزيد حجمها عن 330 قدمًا (100 متر) تتساقط على السطح مرة واحدة فقط كل 10000 عام ، بينما الأجسام الأكبر من ثلثي ميل (كيلومتر واحد) تسقط مرة واحدة فقط كل عدة 100000 عام ، وفقًا لوكالة ناسا. مركز دراسات الأجسام القريبة من الأرض .

عندما تقذف الكواكب العملاقة هذه الفتات المدمرة نحو الشمس ، ترتفع التصادمات وتحدث التأثيرات في كثير من الأحيان. يمكن للأجسام متوسطة الحجم أن تقذف الغبار والحطام في الغلاف الجوي ، مما قد يتداخل مع عمليات الغلاف الجوي. يمكن أن تسبب التأثيرات العملاقة آثارًا أكثر خطورة ، ليس فقط بسبب الدمار في نقطة الصفر ، ولكن أيضًا لأنها قد تتسبب في إلقاء ما يكفي من الحطام للتسبب في تأثير الشتاء ، يرمي الكوكب في عصر جليدي صغير. مع إطلاق عدد كافٍ من التأثيرات المتتالية ، يمكن أن تتراكم تأثيرات المناخ على بعضها البعض حتى تجعل العالم في النهاية غير صالح للسكن.

استنادًا إلى ملاحظات بقايا الكواكب الموجودة حول النجوم الأخرى ، حسب رايموند أن حوالي 1 مليار كوكب شبيه بالأرض في المجرة سيتم تدميرها في النهاية بسبب قصف الكويكبات.

أخ كبير سيء

باعتباره أكبر جسم في المجموعة الشمسية بعد الشمس ، كوكب المشتري يتصرف مثل الأخ الأكبر الوقائي ، حماية الكواكب الصخرية الأصغر من الحطام ، ومن المحتمل أن تلعب العمالقة حول عوالم أخرى نفس الدور. ولكن إذا أصبح عملاق الغاز مثل المشتري غير مستقر ، فقد يكون له تأثير مدمر على العوالم الأصغر المحيطة به.

بعد تشكل النجوم ، يؤدي قرص المواد المتبقية إلى ظهور الكواكب. تمارس قاطرات الجاذبية من الغاز والغبار في القرص قوة على الكواكب ويمكنها أن تبقي عمالقة الغاز في خط واحد لبضعة ملايين من السنين الأولى. ومع ذلك ، بمجرد ذهابه ، يمكن للكواكب تغيير مداراتها بسهولة أكبر. نظرًا لأن الكواكب العملاقة أصغر بكثير من أشقائها الصخرية ، فإن دفعات جاذبيتها يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا في تغيير مدارات الكواكب الأصغر. لكن العوالم الكبيرة ليست محصنة. يمكن أن يشد كوكبان عملاقان بعضهما البعض ، بل وقد يمران بالقرب من بعضهما البعض. وفقًا لريموند ، نادرًا ما تصطدم هذه العمالقة ، وبدلاً من ذلك تقدم ركلات الجاذبية لبعضها البعض. في النهاية ، يمكن طرد بعض العوالم من المدار تمامًا وتصبح مخصصة لتطفو في الفضاء غير مرتبطة بأي نجوم.

حسب رايموند أن ما يقرب من 5 مليارات عالم صخري قد دمرتها عمالقة الغاز. ربما حدث معظم الدمار بعد فترة وجيزة من تشكل الكواكب. ومع ذلك ، ربما حدث عدد قليل في وقت لاحق من عمر النظام ، بعد أن كانت الحياة تتطور. إذا أصبح 1 ٪ فقط من عمالقة الغاز غير مستقر في وقت لاحق من عمرهم على كوكب الأرض ، فمن الممكن أن يكون 50 مليون نظام كوكبي قد دمروا عوالم مأهولة من خلال رميهم في نجومهم.

إحدى الطرق التي يمكن بها تدمير الكواكب هي الاصطدام ببعضها البعض ، لكن هذا لا يحدث على الأرجح

إحدى الطرق التي يمكن بها تدمير الكواكب هي الاصطدام ببعضها البعض ، لكن هذا على الأرجح لا يحدث كثيرًا.(رصيد الصورة: فاديم سادوفسكي / شاترستوك)

وجبات خفيفة ممتازة

مثل الكواكب ، يمكن أن تنتهي النجوم ، ويمكن أن يكون لتحولها آثار جذرية على الكواكب التي تدور حولها.

نجوم القزم الحمراء ، على سبيل المثال ، قد يستغرق أكثر من 100 مليون سنة للوصول إلى سطوعها طويل المدى ، أي عشر مرات أطول من شمسنا. قد تكون الكواكب التي تدور حول قزم أحمر داخل المنطقة الصالحة للسكن لبضعة ملايين من السنين ، ولكن مع ازدياد سطوع النجم ، قد يتبخر أي ماء يحافظ على الحياة بعيدًا تحت درجات الحرارة المرتفعة.

لكن الكواكب التي تدور حول قزم أحمر حار يمكنها الحفاظ على الحياة. كتب ريموند: `` لا نعرف ما إذا كانت هذه العملية تجفف الكواكب تمامًا أم أنها تجرد بضع طبقات خارجية من المحيط ''. إذا كان لدى كوكب ما ما يكفي من المياه المحتجزة في باطنه (يُعتقد أن سطح الأرض يحتوي على عدة أضعاف المياه السطحية في الوشاح) ، فيمكنه أن يتحمل فقدان محيطاته عن طريق إطلاق غازات جديدة لاحقًا. إنه تفاعل معقد بين الجيولوجيا وعلم الفلك والنتيجة غير معروفة - في الوقت الحالي. قدر ريمون أن 100 مليار كوكب ربما جفت بفعل قزمها الأحمر.

تمنح النجوم الشبيهة بالشمس الكواكب الصالحة للسكن مزيدًا من الوقت للاحتفاظ بالماء ، مما يمنح الحياة فرصة. لكن درجة حرارة الشمس تتغير أيضًا ، وتسطع ببطء على مدى مليارات السنين. قال ريموند إنه في غضون مليار سنة ، لن يبقى الكوكب في المنطقة الصالحة للسكن. لن يبقى الماء سائلاً بعد الآن على سطح الأرض. بدلاً من ذلك ، سيخضع الكوكب لتأثير سريع في الاحتباس الحراري وينتهي به الأمر في النهاية ليبدو مثل كوكب الزهرة.

عندما يصل عمر نجم شبيه بالشمس إلى 10 مليارات سنة ، سينفد الهيدروجين منه ويتوسع إلى ما بين 100 و 200 ضعف حجمه الحالي. (يبلغ عمر شمسنا 4.5 مليار سنة ، لذلك لدينا بعض الوقت قبل حدوث ذلك.) في النظام الشمسي ، سوف يبتلع النجم كوكب الزهرة وعطارد ، في حين أن الجاذبية المتغيرة للشمس ستدفع المريخ والكواكب الخارجية بعيدًا. الأرض على حافة الهاوية وقد تتعرض لأي من المصير. من المحتمل أن يستهلك نجم يتوهج ببطء ما يقرب من 4 مليارات عالم صخري.

تنفجر أضخم النجوم في مستعر أعظم ناري بعد عمر قصير نسبيًا لبضعة ملايين من السنين. كتب ريموند أنه لم يتم العثور على كواكب حول هذه النجوم الضخمة ، ولكن قد يكون ذلك بسبب وجود عدد قليل جدًا من النجوم الضخمة للبحث ، ولا يزال من الصعب العثور على الكواكب الخارجية. في كلتا الحالتين ، من المحتمل أن يتم تدمير أي كواكب حول هذه النجوم العملاقة بسبب الموت المتفجر للنجم.

هذه المقالة مستوحاة من سلسلة عالم الفلك شون ريموند على كيف تموت الكواكب .

مصادر إضافية: