Жизнь в умирающей Солнечной Системе

Журнал Астробиология

Этим эссе Рея Вилларда (Ray Villard) директора новостной службы Космического Телескопа Хаббл, Журнал Астробиология представляет еще одну статью из серии мысленных экспериментов - заметок ученых из серии "что было бы если". Такие эксперименты используются сотни лет учеными и философами для размышлений над трудными проблемами, полагаясь на силу воображения, чтобы проектировать эти сценарии к логическим заключениям. Они не требуют лабораторного оборудования и, часто, даже экспериментальных данных. О них можно думать как о снах наяву на заданную тему - как в случае знаменитого Эйнштейновского эксперимента о том, что будет, если оседлать световую волну, и часто они могут вести к важным научным прорывам.

Интернет наполнен истерией по поводу древне-майяского календаря, который кончается в 2012 году, предрекая конец света вследствие одного из возможных астрономических событий: блуждающие кометы, сверхновые или даже выброс "энергии" из центра Галактики. Но реальность в том, что Майя просто отслеживали астрономические циклы - они не были медиумами.

Предрассудок о Судном Дне навеял даже фантастические рассказы, изображающие конец Земли, включая недавний телевизионный сериал Удар, и скоро выходящая на экраны картина 2012, которая описывается как “эпическое приключение о глобальном катаклизме, который принесет конец света и рассказывает о героической борьбе оставшихся в живых.”

Для изучения отдаленного будущего Солнечной Системы современным астрономам не нужен ни календарь Майя, ни Нострадамус, ни воображение Голливуда. Наблюдения планет других звезд, в комбинации с теорией эволючии звезд и компьютерными симуляциями, дают нам обоснованное предсказания, что ожидает Солнечную Систему.

Сравнение Солнца в настоящем и Солнца-красного гиганта в будущем.

Credit: User:Mysid, User:Mrsanitazier

Каждую населенную планету нашей Галактики ожидает апокалипсис, вследствие фундаментальных изменений в энергии и физическом диаметре звезд по мере того, как они стареют и выгорают. Оказывается то,что происходит с планетами в конце жизни - более сложная проблема, чем думали ученые раньше. Более того, постоянно перемещающийся по Вселенной рок, фатум, предполагает, что апокалипсис одной планеты может стать началом бытия другого мира.

Примерно 5 млрд лет назад Солнце пройдет через кризис старения, когда реакции ядерного синтеза в ядре начнут меняться. Солнце начнет разбухать, становясь красным гигантом. Как в сдувшемся воздушном шаре, внешние слои Солнца достигнут скоростей убегания и оторвутся от его поверхности в космос. И как только Солнце начнет терять массу, орбиты планет увеличатся вследствие ослабления солнечной гравитации при потере им массы. Меркурий и Венера не смогу убежать достаточно далеко, чтобы не быть поглощенными распухшим красным гигантом. Земля мигрирует примерно на сегодняшнюю орбиту Марса, но это может оказаться недостаточно, чтобы выжить. Марс пропорционально отодвинется еще дальше.

Эволюция Солнца в красного гиганта конечно сделает внутреннюю Солнечную Систему необитаемой. Но надежде еще не потеряна. Зона обитаемости - расстояние, на котором вода может оставаться жидкой при комнатных температурах - расширится вокруг Солнца. Это нагреет когда-то замерзшие планеты и их луны, дав им короткую весну после зимы, длившейся 10 миллиардов лет.

Через 5 миллиардов лет Солнце расширится, став звездой - красным гигантом, поглотив внутренние планеты.

Credit: STScI

По мере превращения Солнца в красный гигант, зона обитаемости расширится в радиусе от 200 млн до 900 млн миль. Под ярким теплым свечением Солнца, лед замерзших лун внешних планет - таких, как Европа, Ганимед и Энцелад - быстро станет жидкой водой. Древние кратеры заполнятся нагревающимися морями. После долгого сна в течении всей жизни звезды главной последовательности, в новорожденных океанах лун, ставших богатым углеродом бульоном, может родиться жизнь.

Жизнь на Земле могла зародиться спустя десятки миллионов лет после охлаждения Земли. Если жизнь где-то могла сформироваться в течение миллиардов лет в стабильных условиях, тогда могли бы существовать и не населенные планеты около престарелого Солнца и других звезд - красных гигантов. У жизни тогда мог бы быть шанс развиться в расширенной зоне обитаемости.

Когда-нибудь замерзшие, богатые углеродом луны - такие, как Титан - оттают и станут инкубаторами первых стадий жизни. Это может касаться даже спутника Нептуна - Тритона - одного из самых холодных мест в Солнечной Системе. Во время пиков излучения Солнца - красного гиганта, даже удаленный Плутон и другие ледяные карликовые планеты разморозятся, на них будет довольно слякотно, хотя и в течение всего 10 млн. лет или меньше.

Под лучами красного гиганта - Солнца, горы льда на Титане могут растаять в углеродно-водные озера, создавая интересную закваску для зарождения жизни.

Как только Солнце выгорит и сожмется в белого карлика, внешние планеты быстро охладятся и достигнут тех же условий, что и раньше. Водные просторы быстро покроются льдом и жизнь там постигнет массовое вымирание. Единственный источник энергии для выживания - гравитационные приливные силы, которые будут разогревать океаны под поверхностью льда. И так, даже несмотря на то, что Солнце станет тлеющим углем, жизнь по-прежнему может существовать внутри спутников внешних планет.

В последние дни, астероиды и кометы могут сбиваться с позиции гравитационными силами Юпитера и отправляться на встречу к белому карлику. Карликовые астероиды будут разрываться приливными силами и образовывать пылевое кольцо вокруг него. В 2004 году Космический Телескоп Спитцер нашел кольцо из пыли вокруг белого карлика G29-38, которое могло быть образовано приливным разрушением кометы, прошедшей близко к белому карлику.

Даже в эти пост-апокалиптические дни, в Солнечной Системе по-прежнему будет существовать зона обитаемости, правда очень близко к белому карлику. По мере охлаждения карлика, зона будет приближаться к нему, как петля на горле. Если в тот момент еще выживут астероиды, такие, как карликовая планета Церес, они также могут быть последним пристанищем жизни, если не будут разорваны приливными силами. Считается, что у Церес есть ледяная мантия, так, что микробиотическая жизнь еще сможет существовать в эти годы сумерек Солнечной Системы.