איך ומדוע כוכבי לכת מתים?

(תמונה: © Vadim Sadovski / Shutterstock)

רוב כוכבי הלכת יכולים להתקיים זמן רב וממושך, אך הם אינם יכולים להחזיק מעמד לנצח. כוכבים רעבים ושכנים פלנטריים אלימים יכולים להשמיד עולם לחלוטין, ואילו פגיעות והגעשות מוגזמות יכולים להפוך עולם ראוי למגורים על ידי הפשטת כדור הארץ של מימיו. יש גם המון דרכים תיאורטיות שעשויות לאיית סוף של כוכב לכת, אך עד כה איננו יודעים.

"כוכבי לכת מתים כל הזמן ממש בשכונה הגלקטית שלנו", כתב שון ריימונד, דוגמן פלנטרי במעבדה ד'אסטרופיסיק דה בורדו בבורדו, צרפת. סדרת בלוגים על איך כוכבי לכת מתים. ריימונד חקר מספר רב של דרכים בהן כוכבי לכת עשויים לעמוד בסופם. אמנם לא כל כוכבי הלכת מתים, אך לרוב מוצאים את דרכם לחדר המתים הפלנטרי.

אסון אקלים

מחזור האקלים של כדור הארץ ממלא תפקיד חשוב בכך שהוא מוודא שהכוכב לא חם מדי ולא קר מכדי לקיים חיים. אבל לא צריך הרבה לאקלים בעולם סלעי כמו כדור הארץ להיפטר מהמאק, ומעוררים אירועים המובילים לכוכב לכת חם במיוחד או לעולם כדור שלג.

על כדור הארץ הטמפרטורה מוסדרת על ידי כמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה. פחמן דו חמצני ועוד גזי חממה באטמוספרה (כמו מים, מתאן ותחמוצת החנקן) פועלים כשמיכה, מחממים את כדור הארץ על ידי האטת כמה מקרינת השמש בורחת החוצה לחלל. כאשר פחמן דו חמצני מצטבר באטמוספירה, הוא מחמם את פני כדור הארץ, גורם לו לרדת גשם יותר. לאחר מכן גשמים מוציאים חלק מהפחמן הדו-חמצני מהאטמוספרה ומפקידים אותו בסלעי הקרבונט על קרקעית הים, וכוכב הלכת מתחיל להתקרר.

אם פחמן דו חמצני מצטבר באטמוספרה מהר יותר ממה שהוא יכול להיספג מחדש בסלעים, בגלל משהו כמו פעילות וולקנית מוגברת, למשל, זה יכול לעורר אפקט חממה בורח. טמפרטורות יכולות לעלות מעל לנקודת הרתיחה של מים, מה שיכול להוות בעיה לקיום חיים, מכיוון שכל החיים כפי שאנו מכירים הם דורשים מים. הטמפרטורות העולות יכולות גם לאפשר לאטמוספירה לברוח לחלל, להסיר את המגן המגן המסיט קרינה משמש של כוכב לכת וכוכבים אחרים.

"חימום חממה הוא עובדת חיים לאווירה, ורצויה במידה מסוימת", כתב ריימונד. "אבל הדברים יכולים לצאת מכלל שליטה."

החום אינו הדרך היחידה שהאקלים יכול להפוך קטלני. כשכוכב לכת מתקרר מספיק, הגוף הזה הופך ל עולם כדור השלג, חפץ סלעי מכוסה בקרח. קרח ושלג בהירים ומשקפים הרבה מחום הכוכב בחלל, וגורמים לעולם להתקרר עוד יותר. בעולם עם הרי געש פני השטח, התפרצויות יכולות לזרוק פחמן דו חמצני וגזים אחרים חזרה לאטמוספרה, ולחמם את העולם מגבה. אבל אם תנאי כדור השלג מתרחשים בכוכב לכת שחסר טקטוניקת צלחות - ולכן הרי געש - העולם עשוי להיות נעול לצמיתות במצב של כדור שלג.

לטענת ריימונד, כל כוכבי הלכת שעלולים להיות נושאי חיים מסתכנים ב אסון אקלים, שיכולה להפוך כדור הארץ למגורים, אך לא להרוס אותה לחלוטין.

לבה או חיים

משיכת העולמות השכנים יכולה למשוך את מסלול כדור הארץ, שמפעיל לחץ על פנים כוכב הלכת ומגדיל את החום בשכבה האמצעית של כדור הארץ, המעטפת. החום הזה חייב למצוא דרך לברוח, והשיטה האופיינית ביותר היא דרך הר געש.

פעילות וולקנית יכולה להשפיע באופן משמעותי על סביבתו של כוכב לכת. על פי תאגיד אוניברסיטאי למחקר אטמוספרי, חלקיקי גז ואבק שנזרקים לאטמוספירה על ידי הר געש יכולים להשפיע על אטמוספירת הפלנטה, לקרר את כדור הארץ ולהצלילו מפני קרינה נכנסת. בשנת 1815 התפרצות הר טמבורה, ההתפרצות הגדולה ביותר בתולדות התיעוד של כדור הארץ, הקיאה כל כך הרבה אפר שהורידה את הטמפרטורות העולמיות, מה שהפך את 1816 לכינוי "השנה ללא קיץ."

הרי געש יכולים גם לגרום לתוצאה הפוכה - התחממות כדור הארץ - כאשר הם משחררים גזי חממה לאטמוספרה. התפרצויות געשיות תכופות וגדולות עלולות לעורר אפקט חממה בורח שיהפוך עולם ראוי למגורים כמו כדור הארץ למשהו יותר כמו ונוס.

איננו צריכים לחפש רחוק אחר דוגמה אמיתית לעולם הר הגעש. הירח של צדק איו הוא הגוף הוולקני הפעיל ביותר במערכת השמש, עם מאות הרי געש המתפרצים ברציפות. אם כדור הארץ היה מושך באותה מידה ש- Io מושך בכוח הכבידה של יופיטר, לכדור הארץ הייתה פעילות געשית פי 10 יותר מ Io, לפי ריימונד.

אסון שביט

אסטרואידים סלעיים ושביטים קפואים הם "פירורים" פלנטריים שיכולים לגרום לבעיות משמעותיות בעולמותיהם הסמוכים, במיוחד כאשר הם נזרקים על ידי ענקי קרח וגז.

כאשר כוכבי הלכת מתמקמים במסלוליהם הסופיים, משיכות הכבידה שלהם יכולות להזיז אסטרואידים וכוכבי שביט מסביב. חלקם ניתנים לדחיפה לפאתי המערכת הפלנטרית, בעוד שאחרים נזרקים פנימה, ובסופו של דבר מתנגשים בעולמות סלעיים, שם החיים אולי מנסים להתפתח.

במערכת השמש החיצונית שלנו, התנועות הסופיות של נפטון כשהיא התמקמה במסלול הקבוע שלה דחפו מספר שביטים פנימה, והעבירו אותם מכוכב לכת עד שהגיעו ליופיטר. יופיטר השליך כמה מגופות קפואות אלה כלפי חוץ, אך אחרים הושלכו פנימה לכיוון כדור הארץ בתקופה הידועה בשם הפגזה כבדה מאוחרת.

כיום כדור הארץ צובר כל העת כ 100- טון (90 טון) של חומר בין-פלנטרי בצורת אבק. חפצים הגדולים מ -300 רגל (100 מטר) מתרסקים לפני השטח רק אחת ל -10,000 שנים, ואילו גופות הגדולות משני שליש הקילומטר (ק"מ אחד) מתרסקות רק פעם בכמה 100,000 שנה, לפי נתוני NASA. המרכז לחקר חפצי כדור הארץ הקרובים.

כאשר כוכבי לכת ענקיים משליכים את הפירורים ההרסניים האלה לעבר השמש, ההתנגשויות מתרוממות וההשפעות מתרחשות לעתים קרובות יותר. עצמים בגודל בינוני יכולים להשליך אבק ופסולת לאווירה, מה שעלול להפריע לתהליכים האטמוספריים. השפעות ענק יכולות לגרום לתופעות חמורות עוד יותר, לא רק בגלל ההרס באפס הקרקע, אלא גם בגלל שהם עלולים להשליך מספיק פסולת כדי לגרום ל השפעה בחורף, זורק את כדור הארץ לעידן קרח מיני. עם מספיק פגיעות שנורו ברציפות, השפעות האקלים יכולות לבנות זו על זו עד שבסופו של דבר יהפכו את העולם לבלתי מיושב.

על סמך תצפיות מהשאריות הפלנטאריות שנמצאו סביב כוכבים אחרים, חישב ריימונד שכמיליארד כוכבי לכת דמויי אדמה בגלקסיה ייהרסו בסופו של דבר על ידי הפצצת אסטרואידים.

אח גדול רע

כאובייקט המסיבי ביותר במערכת השמש אחרי השמש, צדק מתנהג כמו אח גדול מגן, שמגן על כוכבי הלכת הסלעיים הקטנים יותר מפני פסולת, וענקים ברחבי עולמות אחרים ממלאים כנראה את אותו תפקיד. אבל אם ענקית הדלק כמו צדק הייתה הופכת לא יציבה, זה יכול להשפיע הרסני על העולמות הקטנים יותר סביבו.

לאחר צורת כוכבים, דיסק של חומר שאריות מוליד כוכבי לכת. משיכות גרביטציה מהגז והאבק בדיסק מפעילות כוח על כוכבי הלכת ויכולות לשמור על ענקי הגז בתור במשך מיליון השנים הראשונות. עם זאת, לאחר שזו איננה נעלמת, כוכבי הלכת יכולים לשנות את מסלולם ביתר קלות. מכיוון שכוכבי לכת ענקיים קטנים בהרבה מאחיהם הסלעיים, דחיפות הכבידה שלהם יכולות לעשות הבדל משמעותי בהעברת מסלולי הכוכבים הקטנים יותר. אבל עולמות גדולים אינם חסינים; שני כוכבי לכת ענקיים יכולים למשוך זה את זה, ואף עלולים לעבור קרוב אחד לשני. לטענת ריימונד, ענקים אלה כמעט ולא מתנגשים, במקום זאת נותנים בעיטות כבידה זה לזה. בסופו של דבר, כמה עולמות יכולים להיות הועף של מסלול מוחלט ולהיות מועבר לצף בחלל לא קשורה לכוכבים כלשהם.

ריימונד חישב כי בערך 5 מיליארד עולמות סלעיים נהרסו על ידי ענקי הגז. רוב ההרס התרחש ככל הנראה זמן קצר לאחר שנוצרו כוכבי הלכת. עם זאת, קומץ ככל הנראה קרה בהמשך חיי החיים של המערכת, לאחר שהחיים הספיקו להתפתח. אם רק 1% מענקיות הגז הפכו לא יציבות מאוחר יותר במהלך חייהם הפלנטריים, ייתכן כי 50 מיליון מערכות פלנטאריות הרסו עולמות מיושבים על ידי השליכתם לכוכב שלהם.

נשנוש מהמם

בדומה לכוכבי לכת, כוכבים יכולים להגיע לסיומם, ולהפיכתם יכולות להיות השפעות דרסטיות על כוכבי הלכת המקיפים אותם.

כוכבים ננסים אדומיםלמשל, עשוי לקחת יותר ממאה מיליון שנה להגיע לבהירות שלהם לטווח הארוך, פי עשרה מהשמש שלנו. כוכבי לכת המקיפים גמד אדום עשויים להיות באזור המגורים במשך כמה מיליוני שנים, אך ככל שהכוכב מתבהר, כל מים המסייעים לחיים עלולים להתנדף מתחת לטמפרטורות הגבוהות.

אבל כוכבי לכת המקיפים גמד אדום ואדום עדיין יכולים לקיים חיים. "איננו יודעים אם התהליך הזה מייבש פלנטות לחלוטין או סתם מתפזר כמה שכבות אוקיאנוס חיצוניות," כתב ריימונד. "אם לכוכב לכת יש מספיק מים שנלכדו בפנים שלו (כדור הארץ נחשב שיש לו כמה פעמים את פני השטח שלו במעטפת), הוא יכול היה לעמוד באובדן האוקיינוסים שלו על ידי מיגור מאוחרים חדשים. זה משחק מורכב בין גיאולוגיה לאסטרונומיה ו התוצאה לא ידועה - לעת עתה. " ריימונד העריך שאולי 100 מיליארד כוכבי לכת יבשו על ידי הגמד האדום שלהם.

כוכבי שמש מעניקים לכוכבי לכת זמן רב יותר להחזקה במים, ומעניקים סיכוי לחיים. אך גם טמפרטורת השמש משתנה, ומתבהרת לאט לאורך מיליארדי שנים. בעוד מיליארד שנה, אמר ריימונד, הכוכב כבר לא יהיה באזור המגורים; מים לא יישארו עוד נוזלים על פני כדור הארץ. במקום זאת, הכוכב יעבור אפקט חממה מהיר ובסופו של דבר ייפות כמו נוגה.

כאשר כוכב דמוי שמש מגיע לגיל 10 מיליארד שנה, הוא ייגמר במימן ויתרחב למקום כלשהו שבין מאה ל -200 מגודלו הנוכחי. (השמש שלנו בת 4.5 מיליארד שנה, אז יש לנו זמן עד שזה יקרה.) במערכת השמש, ונוס ומרקורי יהיו נבלע על ידי הכוכבבעוד כוח הכבידה שמשנה את השמש ידחוף את מאדים ואת כוכבי הלכת החיצוניים יותר החוצה. כדור הארץ נמצא ממש בקצה ועלול לסבול משני גורלות. בערך 4 מיליארד עולמות סלעיים נצרכים ככל הנראה על ידי כוכב מתבהר לאט.

הכוכבים המסיביים ביותר מתפוצצים פנימה סופרנובה לוהטת לאחר חיים קצרים יחסית של כמה מיליוני שנים. לא נמצאו כוכבי לכת סביב הכוכבים המסיביים האלה, אבל זה יכול להיות בגלל שיש כל כך מעט כוכבים מאסיביים לחיפוש, ועדיין קשה למצוא exoplanets, כתב ריימונד. כך או כך, כוכבי לכת כלשהם סביב כוכבי הענק הללו ככל הנראה ייהרסו בגלל מותו הנפיץ של הכוכב.

מאמר זה נכתב בהשראת הסדרה של האסטרונום שון ריימונד בנושא איך כוכבי לכת מתים.

משאבים נוספים:

• למידע נוסף על האבולוציה הפלנטרית ב- הבלוג PlanetPlanet של שון ריימונד.
• קרא עוד אודות "פירורים" פלנטריים המגיעים לכדור הארץ, מהמרכז לחפצי כדור הארץ הקרוב.
• למידע נוסף על ההבדלים בין סוגים שונים של כוכבים.