Billedkredit: NASA
Vi er dømt. En dag vil Jorden være et brændt cinder, der kredser rundt om en opsvulmet rød stjerne.
Dette er den ultimative skæbne for enhver planet, der bor tæt på en stjerne i hovedsekvensen som vores sol. Hovedsekvensstjerner løber på brint, og når dette brændstof løber tør, skifter de over til helium og bliver en rød gigant. Mens solens overgang til en rød gigant er triste nyheder for Jorden, vil de iskolde planeter i de fjerneste områder af vores solsystem komme i solens varme for første gang.
Solen er langsomt, men støt vokset lysere og varmere i løbet af sin levetid. Når solen bliver en rød gigant på omkring 4 milliarder år, vil vores velkendte gule sol blive en levende rød, da den hovedsageligt udsender den lavere frekvensenergi af infrarødt og synligt rødt lys. Det vil vokse tusindvis af gange lysere og alligevel have en køligere overfladetemperatur, og dens atmosfære vil udvide sig, og langsomt opslynge Merkur, Venus og muligvis endda Jorden.
Mens solens atmosfære forventes at nå Jordens bane på 1 AU, har røde giganter en tendens til at miste en masse masse, og denne bølge af uddrivede gasser kunne skubbe Jorden lige uden for rækkevidde. Men uanset om Jorden forbruges eller bare synges, vil alt liv på Jorden være gået i glemmebogen.
Alligevel kan forholdene, der gør livet muligt, vises andre steder i solsystemet, ifølge en artikel, der blev offentliggjort i tidsskriftet Astrobiology af S. Alan Stern, direktør for Southwest Research Institute's Department of Space Studies i Boulder, Colorado. Han siger, at planeter placeret 10 til 50 AU vil være i den røde gigantsol beboelige zone. Et bevaringsområde i et solsystem er det område, hvor vand kan forblive i en flydende tilstand.
Den beboelige zone skifter gradvist gennem 10 til 50 AU-regionen, når solen bliver lysere og lysere, og udvikler sig gennem sin røde kæmpesfase. Saturn, Uranus, Neptune og Pluto ligger alle inden for 10 til 50 AU, ligesom deres iskolde måner og Kuiper Belt-objekter. Men ikke alle disse verdener har en lige chance på livet.
Udsigterne til bevarbarhed på de gasformige planeter Saturn, Neptune og Uranus påvirkes muligvis ikke så meget af den røde gigantiske overgang. Astronomer har opdaget gasformige planeter, der kredser meget tæt på deres moderstjerne i andre solsystemer, og disse "varme Jupiters" ser ud til at holde fast i deres gasformige atmosfære på trods af deres nærhed til den intense stråling. Livet som vi kender det er ikke sandsynligt, at det vises på gasformige planeter.
Stern mener Neptuns måne Triton, Pluto og dens måne Charon og Kuiper Belt-objekter vil have de bedste chancer for livet. Disse kroppe er rige på organiske kemikalier, og varmen fra den røde kæmpesol vil smelte deres iskolde overflader i havene.
”Når solen er en rød gigant, vil vores solsystemes isverdener smelte og blive havoaser i titusvis til flere hundrede millioner af år,” siger Stern. ”Vores solsystem vil derefter ikke have en verden med overfladehav, som det gør nu, men hundreder, for alle de iskolde måner fra kæmpe planeterne, og de iskolde dværgplaneter i Kuiper Belt vil også bære oceaner. Fordi temperaturen på Pluto ikke vil være meget anderledes end Miami Beachs temperatur nu, vil jeg gerne kalde disse verdener 'varme Plutos', i analogi med det væld af varme Jupiters, der har kredset om sollignende stjerner i de senere år. "
Solens indflydelse er dog ikke hele historien - egenskaberne ved et planetarisk legeme går langt i at bestemme beboelsesevnen. Sådanne karakteristika inkluderer en planets interne aktivitet, refleksionsevnen eller ”albedo” af en planet og tykkelsen og sammensætningen af atmosfæren. Selv hvis en planet har alle de elementer, der favoriserer beboerlighed, vises livet ikke nødvendigvis.
”Vi ved ikke, hvad der er nødvendigt for at starte livet,” siger Don Brownlee, en astronom ved University of Washington i Seattle og medforfatter til bogen, ”The Earth and Life of Planet Earth.” Brownlee siger, at hvis varmt vådt interiør og organiske materialer er alt det, der er nødvendigt, så kunne Pluto, Triton og Kuiper Belt Objects have plads til livet.
”Som et forsigtighedsord var det indre af asteroider, der producerede kulstofholdige chondritmeteoritter, dog varmt og vådt i måske millioner af år i solsystemets tidlige historie,” siger Brownlee. "Disse kroppe er ekstremt rige på både vand og organiske materialer, og alligevel er der ingen overbevisende beviser for, at nogen asteroid meteorit nogensinde har haft levende ting i det."
En planetarisk legems kredsløb påvirker også dens chancer for liv. Pluto har for eksempel ikke en dejlig, regelmæssig bane som Jorden. Plutos bane er relativt excentrisk og varierer i afstand fra solen. Fra januar 1979 til februar 1999 var Pluto tættere på solen end Neptune, og om hundrede år vil den være næsten dobbelt så langt ude som Neptun. Denne type kredsløb vil få Pluto til at gennemgå ekstrem opvarmning skiftevis med ekstrem afkøling.
Tritons bane er også ejendommelig. Triton er den eneste store måne, der kredser bagud eller "retrograderes." Triton kan have denne usædvanlige bane, fordi den dannede sig som et Kuiper Belt Objekt og derefter blev fanget af Neptunes tyngdekraft. Det er en ustabil alliance, da den retrograde bane skaber tidevandsinteraktioner med Neptune. Forskere forudsiger, at Triton en dag enten vil gå ned i Neptun eller bryde op i små stykker og danne en ring rundt om planeten.
”Tidsplanen for tidevandets forfald af Tritons bane er usikker, så det kunne være rundt, eller det kan måske allerede være styrtet, da solen bliver rød gigant,” siger Stern. ”Hvis Triton er i nærheden, vil det sandsynligvis ende med at være den samme slags organiske rige verdensverden som Pluto.”
Solen vil brænde som en rød gigant i omkring 250 millioner år, men er det nok tid til livet til at få fodfæste? I det meste af den røde gigantiske levetid vil solen kun være 30 gange lysere end dens nuværende tilstand. Mot slutningen af den røde gigantfase vokser solen mere end 1.000 gange lysere og frigiver lejlighedsvis energipulser, der når 6.000 gange den nuværende lysstyrke. Men denne periode med intens lysstyrke vil vare i et par millioner år, eller maksimalt titusinder af millioner år.
Kortfattetheden af den røde gigants lyseste faser antyder for Brownlee, at Pluto ikke har meget løfte om livet. På grund af Plutos gennemsnitlige bane på 40 AU, ville solen være 1.600 gange lysere for at Pluto kan få den samme solstråling, som vi i øjeblikket får på Jorden.
"Solen når denne lysstyrke, men kun i en meget kort periode - kun en million år eller deromkring," siger Brownlee. ”Overfladen og atmosfæren på Pluto vil blive” forbedret ”fra vores synspunkt, men det vil ikke være et dejligt sted i nogen betydelig periode”.
Efter den røde gigantfase vil solen blive svagere og krympe til jordens størrelse og blive en hvid dværg. De fjerne planeter, der baskede i lyset af den røde kæmpe, bliver igen frosne isverdener.
Så hvis livet skal vises i et rødt kæmpesystem, er det nødvendigt med en hurtig start. Livet på Jorden menes at have sin oprindelse i 3,8 milliarder år siden, ca. 800 millioner år efter vores planet blev født. Men det er sandsynligvis fordi planeterne i det indre solsystem har oplevet 800 millioner år med tung asteroidebombardement. Selv hvis livet var kommet i gang med det samme, ville den tidlige regn af asteroider have udslettet jorden ren for det liv.
Brownlee siger, at en ny æra med bombardement kunne begynde for de ydre planeter, fordi den røde kæmpesol kunne forstyrre det store antal kometer i Kuiper Belt.
”Når den røde kæmpesol er 1.000 gange lysere, mister den næsten halvdelen af sin masse til rummet,” siger Brownlee. ”Dette får kredsende kroppe til at bevæge sig udad. Gastab og andre effekter kan destabilisere Kuiper Belt og skabe en anden periode med interessant bombardement. ”
Men Stern siger, at planeter, der er beboelige af en rød gigantisk sol, ikke vil blive bombarderet så ofte som den tidlige jord var, fordi det gamle asteroidebælte havde meget mere materiale end Kuiper Belt har i dag.
Derudover oplever de ydre planeter ikke de samme ultraviolette (UV) niveauer, som Jorden har været nødt til at udholde, da røde giganter har meget lav UV-stråling. Den højere intensitet UV af en hovedsekvensstjerne kan skade de sarte proteiner og RNA-strenge, der er nødvendige for livets oprindelse. Livet på Jorden kunne kun stamme under vand, i dybder beskyttet mod denne lysintensitet. Livet på Jorden er derfor uløseligt forbundet med flydende vand. Men hvem ved, hvilken slags liv der kan komme fra planeter, der ikke har behov for UV-afskærmning?
Stern mener, at vi skal se efter bevis på liv i Pluto-lignende verdener, der kredser rundt om røde giganter i dag. Vi kender i øjeblikket 100 millioner stjerner af soltype i Mælkevejen, der brænder som røde giganter, og Stern siger, at alle disse systemer kunne have beboelige planeter inden for 10 til 50 AU. ”Det ville være en god test af den tid, der kræves for at skabe liv i varme, vandrige verdener,” siger han.
"Ideen om, at organiske rige fjerne kroppe bliver bagt af en rød gigantisk stjerne, er en spændende idé og kan give meget interessante, hvis kortvarige levesteder for livet," tilføjer Brownlee. ”Men jeg er glad for, at vores sol har en god tidsmargin tilbage.”
Hvad er det næste
Mens meget af det, vi ved om det ydre solsystem, er baseret på fjerne målinger foretaget fra jordbaserede teleskoper, den 2. januar 2004 fik forskerne et nærbillede af et Kuiper Belt-objekt. Stardust-rumfartøjet passerede inden for 136 kilometer fra kometen Wild2, en enorm snebold, der tilbragte det meste af sin 4,6 milliarder års levetid i kredsløb i Kuiper Belt. Wild2 kredser nu for det meste inden for Jupiters bane. Brownlee, der er Principle Investigator for Stardust-missionen, siger, at Stardust-billederne viser fantastiske overfladedetaljer for en krop, der er formet både af dens gamle og nylige historie. Stardustbilleder viser gas- og støvstråler, der skyder væk fra kometen, da Wild2 hurtigt går i opløsning i det indre solvarms stærke solvarme.
For at lære mere om det ydre solsystem skal vi sende et rumfartøj derude for at undersøge. I 2001 valgte NASA den nye horisont-mission til netop et sådant formål.
Stern, der er den primære efterforsker for New Horizons-missionen, rapporterer, at rumfartøjsforsamlingen er planlagt til at begynde i sommer. Rumfartøjet skal lanceres i januar 2006 og ankommer til Pluto sommeren 2015.
Den nye horisont-mission vil give forskere mulighed for at studere Pluto og Charons geologi, kortlægge deres overflader og tage deres temperaturer. Plutos atmosfære vil også blive undersøgt detaljeret. Derudover besøger rumfartøjet de iskolde kroppe i Kuiper Belt for at foretage lignende målinger.
Original kilde: Astrobiology Magazine
