(Billede: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
De fleste planeter kan eksistere i lang, lang tid, men de kan ikke vare evigt. Sultne stjerner og voldelige planetariske naboer kan ødelægge en verden fuldstændigt, mens påvirkninger og overdreven vulkanisme kan gøre en beboelig verden steril ved at stribe planeten for dens vand. Der er også masser af teoretiske måder, der kan stave en planetens ende, men ikke har det så vidt vi ved.
”Planeter dør hele tiden lige i vores galaktiske kvarter,” skrev Sean Raymond, en planetarisk modellerer ved Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i Bordeaux, Frankrig, i sin blogserie om, hvordan planeter dør. Raymond har undersøgt adskillige måder, hvorpå planeter kan imødekomme deres ende. Mens ikke alle planeter dør, finder de sidst deres vej til planetarisk båren.
Klimakatastrofe
Jordens klimacyklus spiller en vigtig rolle i at sikre, at planeten hverken er for varm eller for kold til at opretholde livet. Men det kræver ikke meget for klimaet i en stenet verden som Jorden at blive kastet ud af kløften, hvilket udløser begivenheder, der fører til enten en utrolig varm planet eller en sneboldverden.
På Jorden reguleres temperaturen af mængden af kuldioxid i atmosfæren. Kuldioxid og andet drivhusgasser i atmosfæren (som vand, metan og nitrogenoxid) fungerer som et tæppe og holder planeten varm ved at bremse, hvor meget af solens stråling, der slipper ud i rummet. Når kuldioxid opbygges i atmosfæren, varmer det planetens overflade, får det til at regne mere. Nedbør fjerner derefter noget af kuldioxid fra atmosfæren og afsætter det i carbonatbergarterne på havbunden, og planeten begynder at køle ned.
Hvis kuldioxid ophobes hurtigere i atmosfæren, end det kan reabsorberes i klipperne, på grund af noget som f.eks. Øget vulkansk aktivitet, kan det udløse en løbende drivhuseffekt. Temperaturer kan stige over vandets kogepunkt, hvilket kan være et problem for at opretholde liv, da alt liv, som vi kender, kræver vand. Stigende temperaturer kan også give atmosfæren mulighed for at flygte ud i rummet ved at fjerne det beskyttende skjold, der afleder stråling fra en planetens sol og andre stjerner.
"Drivhusopvarmning er en kendsgerning for liv i en atmosfære og ønskelig til en vis grad," skrev Raymond. "Men ting kan komme ud af hånden."
Varme er ikke den eneste måde, klimaet kan slå dødbringende på. Når en planet bliver kold nok, forvandles denne krop til en snebold verden, en stenet genstand dækket af is. Is og sne er lyse og reflekterer meget af en stjernes varme tilbage i rummet, hvilket får verden til at køle endnu længere ned. I en verden med overfladevulkaner kan udbrud dumpe kuldioxid og andre gasser tilbage i atmosfæren og varme verden op igen. Men hvis sneboldforholdene forekommer på en planet, der mangler pladetektonik - og derfor vulkaner - kan verden muligvis være permanent låst i en sneboldtilstand.
Ifølge Raymond risikerer alle potentielt livsbærende planeter klimakatastrofe, der kan gøre en planet ubeboelig, men ikke ødelægge den fuldstændigt.
Lava eller liv
Slæbebåndet fra nabolande verdener kan trække på en planetens bane, der lægger pres på planetens indre og øger varmen fra Jordens midterste lag, mantelen. Denne varme skal finde en måde at undslippe, og den mest typiske metode er gennem en vulkan.
Vulkanisk aktivitet kan påvirke en planets miljø væsentligt. Ifølge University Corporation for Atmospheric Research, gas og støvpartikler, der kastes ud i atmosfæren af en vulkan, kan påvirke en planetens atmosfære, afkøle planeten og skygge den for indkommende stråling. I 1815, udbruddet af Mount Tambora, det største udbrud i Jordens registrerede historie, kastede op så meget aske, at det sænkede de globale temperaturer, hvilket gjorde 1816 til det såkaldte "år uden en sommer."
Vulkaner kan også forårsage den modsatte virkning - global opvarmning - når de frigiver drivhusgasser i atmosfæren. Hyppige og store vulkanudbrud kan udløse en løbende drivhuseffekt, der ville gøre en beboelig verden som Jorden til noget mere som Venus.
Vi behøver ikke at lede langt efter et ægte eksempel på en vulkanverden. Jupiters måne Io er det mest vulkansk aktive organ i solsystemet med hundreder af vulkaner, der kontinuerligt bryder ud. Hvis Jorden blev trukket så meget som Io bliver trukket af Jupiters tyngdekraft, ville Jorden have 10 gange mere vulkansk aktivitet end Io, ifølge Raymond.
Kometulykke
Stenagtige asteroider og iskolde kometer er planetariske "krummer", der kan forårsage væsentlige problemer for deres nabolande, især når de kastes af is- og gasgiganter.
Når planeterne sætter sig ned i deres endelige bane, kan deres tyngdepunktbugsering flytte asteroider og kometer rundt. Nogle kan skubbes ind i udkanten af planetariet, mens andre kastes indad og til sidst kolliderer med stenede verdener, hvor livet muligvis prøver at udvikle sig.
I vores ydre solsystem skubbede Neptuns endelige bevægelser, da det satte sig ind i sin permanente bane, flere kometer indad og førte dem fra planet til planet, indtil de nåede Jupiter. Jupiter kastede nogle af disse iskrop ud, men andre blev kastet indad mod Jorden i en periode kendt som Sent tungt bombardement.
I dag akkumulerer Jorden konstant ca. 100 ton (90 tons) interplanetært materiale hver dag i form af støv. Objekter, der er større end ca. 330 fod (100 meter), styrter ned til overfladen kun ca. en gang hvert 10.000 år, mens kroppe, der er større end to tredjedele af en kilometer (1 kilometer), kun styrter ned en gang hver 100.000 år, ifølge NASAs Center for undersøgelser af næsten jordobjekter.
Når gigantiske planeter kaster disse destruktive krummer mod solen, kollisioner spider, og påvirkninger sker oftere. Objekter i mellemstørrelse kan kaste støv og snavs ud i atmosfæren, hvilket kan forstyrre atmosfæriske processer. Gigantiske påvirkninger kan forårsage endnu mere alvorlige effekter, ikke kun på grund af ødelæggelsen ved jordnul, men også fordi de kan kaste op nok affald til at forårsage en påvirkning vinter, kaster planeten ind i en mini-istid. Med nok påvirkninger affyret i træk kunne klimaeffekterne bygge videre på hinanden, indtil de til sidst gjorde verden ubeboelig.
Baseret på observationer af de planetariske rester, der findes omkring andre stjerner, beregnet Raymond, at ca. 1 milliard jordlignende planeter i galaksen til sidst vil blive ødelagt af et bombardement af asteroider.
En dårlig storebror
Som den mest massive genstand i solsystemet efter solen, Jupiter fungerer som en beskyttende storebror, afskærmning af de mindre stenede planeter mod affald, og giganter rundt i andre verdener spiller sandsynligvis den samme rolle. Men hvis en gasgigant som Jupiter skulle blive ustabil, kunne det have en ødelæggende virkning på de mindre verdener omkring den.
Efter dannelse af stjerner, disk med resterende materiale giver anledning til planeter. Tyngdekrafter fra gas og støv på disken udøver en kraft på planeterne og kan holde gasgiganter i kø i de første par millioner år. Når den først er væk, kan planeterne imidlertid lettere ændre deres baner. Fordi gigantiske planeter er meget mindre end deres stenede søskende, kan deres tyngdekraft skubbe en væsentlig forskel i forskydningen af baner fra mindre planeter. Men store verdener er ikke immun; to gigantiske planeter kan trække mod hinanden og kan endda passere ekstremt tæt på hinanden. Ifølge Raymond kolliderer disse giganter sjældent i stedet for at give gravitationsspark til hinanden. Til sidst kunne nogle verdener være smidt ud af kredsløb helt og bliver sendt til at flyde gennem rummet ikke knyttet til nogen stjerner.
Raymond beregnet, at omtrent 5 milliarder stenede verdener er blevet ødelagt af gasgiganter. Det meste af ødelæggelsen skete sandsynligvis kort efter, at planeterne dannedes. Imidlertid skete en håndfuld sandsynligvis senere i systemets levetid, efter at livet havde tid til at udvikle sig. Hvis kun 1% af gasgiganterne blev ustabile senere i deres planetariske levetid, er det muligt, at 50 millioner planetariske systemer har ødelagt beboede verdener ved at smide dem ind i deres stjerne.
Fantastisk snacking
Ligesom planeter, kan stjerner komme til ende, og deres transformation kan have drastiske virkninger på planeterne, der kredser omkring dem.
Røde dværgstjernerkan det for eksempel tage mere end 100 millioner år at nå deres langvarige lysstyrke, ti gange længere end vores sol. Planeter, der kredser rundt om en rød dværg, kan være inden for den beboelige zone i et par millioner år, men når stjernen bliver lysere, kan ethvert livsholdende vand fordampe væk under de højere temperaturer.
Men planeter, der kredser rundt om en varm, rød dværg kunne stadig opretholde livet. "Vi ved ikke, om denne proces udtørrer planeter helt eller bare strimler af et par ydre lag af hav," skrev Raymond. "Hvis en planet har nok vand fanget i sit indre (Jorden menes at have et par gange sit overfladevand i mantlen), kunne den modstå at miste sine hav ved senere at udgasere nye. Det er et komplekst samspil mellem geologi og astronomi og resultatet er ukendt - indtil videre. " Raymond estimerede at 100 milliarder planeter måske er blevet tørret ud af deres røde dværg.
Sollignende stjerner giver beboelige planeter mere tid til at holde på vandet, hvilket giver livet en chance. Men solens temperatur skifter også og lyser langsomt over milliarder af år. Om en milliard år, sagde Raymond, vil planeten ikke længere være i den beboelige zone; vand forbliver ikke længere flydende på Jordens overflade. I stedet vil planeten gennemgå en hurtig drivhuseffekt og til sidst ende med at ligne Venus.
Når en sollignende stjerne når 10 milliarder år gammel, vil den løbe tør for brint og udvide til et sted mellem 100 og 200 gange sin nuværende størrelse. (Vores sol er 4,5 milliarder år gammel, så vi har nogen tid før dette sker.) I solsystemet vil Venus og Mercury være slugt af stjernen, mens solens skiftende tyngdekraft skubber Mars og de ydre planeter længere ud. Jorden er lige på kanten og kan lide ender skæbne. Omkring 4 milliarder stenede verdener forbruges sandsynligvis af en langsomt lysende stjerne.
De mest massive stjerner eksploderer i fyrig supernova efter en relativt kort levetid på et par millioner år. Der er ikke fundet planeter omkring disse massive stjerner, men det kan være fordi der er så få massive stjerner at søge, og eksoplaneter er stadig svært at finde, skrev Raymond. Uanset hvad vil planeter omkring disse kæmpe stjerner sandsynligvis blive ødelagt af stjernens eksplosive død.
Denne artikel er inspireret af astronom Sean Raymond's serie om Hvordan planeter dør.
Yderligere ressourcer:
- Lær mere om planetarisk evolution på Sean Raymond's PlanetPlanet-blog.
- Læs mere om planetariske "krummer", der når Jorden, fra Center for objekter i nærheden af jorden.
- Lær mere om forskellene mellem forskellige typer stjerner.
