Kép jóváírása: NASA
Mi ítélve van. Egy napon a Föld égett salak lesz egy duzzadt vörös csillag körül.
Ez egy olyan bolygó végső sorsa, amely egy főszekvencia-csillag közelében él, mint a Nap. A fő szekvencia csillagok hidrogénen futnak, és amikor ez az üzemanyag elfogy, héliumra váltanak és vörös óriássá válnak. Miközben a nap átalakulása egy vörös óriásba szomorú hír a Föld számára, Naprendszerünk legtávolabbi régióiban levő jeges bolygók először sütnek a nap melegében.
A nap élettartama alatt lassan, de folyamatosan világosabb és melegebb lett. Amikor a nap körülbelül 4 milliárd év alatt vörös óriássá válik, a megszokott sárga napunk élénkpirossá válik, mivel elsősorban az infravörös és a látható vörös fény alacsonyabb frekvenciájú energiáját bocsátja ki. Több ezerszer lesz fényesebb, mégis hűvösebb a felszíni hőmérséklete, légköre pedig bővül, lassan elárasztva a Higanyt, a Vénust és esetleg a Földet is.
Miközben a nap atmoszférája várhatóan eléri a Föld 1 AU körüli pályáját, a vörös óriások általában sok tömegveszteséget vesznek igénybe, és a kilépő gázok ez a hulláma csak a hatótávolságon kívülre tolhatja a Földet. De akár a Földet elfogyasztják, akár csak énekelik, a Földön minden élet feledésbe merült.
Ugyanakkor az élet lehetővé tevő körülmények a Naprendszer más részein is megjelenhetnek, állítja S. Alan Stern, az Astrobiology folyóiratban közzétett cikk, a Colorado-i Boulder délnyugati kutatóintézetének Űrkutatási Tanszékének igazgatója. Azt mondja, hogy a 10-50 AU-os bolygók a vörös óriás Nap lakóövezetében lesznek. A naprendszer lakhatósága az a régió, ahol a víz folyékony állapotban maradhat.
Az élhető zóna fokozatosan elmozdul a 10–50 AU régióban, mivel a nap egyre fényesebbé válik, és a vörös óriási fázis során alakul ki. A Szaturnusz, az Uránusz, a Neptunusz és a Plútó 10-50 AU-n belül helyezkednek el, csakúgy, mint jeges holdjaik és a Kuiper-öv tárgyai. De ezeknek a világoknak nem lesz egyenlő esélyük az életben.
A szaturnusz, a Neptunusz és az Urán gáz halmazállapotának kilátásait nem ennyire befolyásolja a vörös óriás átmenet. A csillagászok felfedezték más szolárrendszerekben a szülői csillaghoz nagyon közel keringő gáz halmazállapotú bolygót, és úgy tűnik, hogy ezek a „forró jupiterök” megtartják a gáznemű légkörüket annak ellenére, hogy az intenzív sugárzáshoz közel vannak. Az élet, amint tudjuk, nem valószínű, hogy megjelenik a gáz halmazállapotú bolygókon.
Stern úgy gondolja, hogy a Neptunusz holdja Triton, Pluton és Krón holdja, valamint a Kuiper-öves tárgyak fogják a legjobb esélyeket élni. Ezek a testek gazdag szerves vegyi anyagokban, és a vörös óriás nap hője jeges felületét óceánokká olvadja.
"Amikor a nap egy vörös óriás, akkor naprendszerünk jégvilága megolvad és óceánok oázákká válik tíz-száz százmillió év alatt" - mondja Stern. „Naprendszerünk akkor nem egy világot fog felszíni óceánokkal hordozni, mint most, hanem száz, az óriási bolygók jeges holdjai számára, valamint a Kuiper-övezet jeges törpe bolygói akkor is óceánokat hordoznak. Mivel a Plútón a hőmérséklet nem fog különösebben eltérni, mint a Miami Beach mostani hőmérséklete, szeretném ezeket a világokat meleg Plutosznak hívni, analóg módon az utóbbi években napsütéses csillagokat keringő forró Jupiter-ekkel.
A nap befolyása azonban nem az egész történet - a bolygótest jellemzői nagyban megmutatják a lakhatóságot. Ilyen jellemzők közé tartozik a bolygó belső aktivitása, a bolygó reflexiója vagy „albedója”, valamint a légkör vastagsága és összetétele. Még ha egy bolygó is tartalmaz minden olyan elemet, amely elősegíti a lakhatóságot, az élet nem feltétlenül jelenik meg.
"Nem tudjuk, mi szükséges az élet megkezdéséhez" - mondja Don Brownlee, a seattle-i washingtoni egyetemi csillagász és a "Föld bolygó élete és halála" című könyv társszerzője. Brownlee azt mondja, hogy ha meleg, nedves belső terekre és organikus anyagokra van szükség, akkor Plútó, Triton és a Kuiperi öv tárgyai kiköthetik az életét.
"Óvatosságként azonban a széntartalmú chondrite meteoritokat előállító aszteroidák belső tere meleg és nedves volt a Naprendszer korai története során akár több millió évig" - mondja Brownlee. "Ezek a testek rendkívül gazdagok vízben és szerves anyagokban egyaránt, és mégsem áll rendelkezésre kétségkívül bizonyíték arra, hogy bármilyen aszteroid meteorit tartalmazott valaha élő dolgot."
A bolygótest keringési pályája szintén befolyásolja élet esélyeit. Plútónak például nincs olyan szép, szabályos pályája, mint a Föld. A Plútó pályája viszonylag excentrikus, a naptól való távolságtól függően. 1979. január és 1999. február között Plútó közelebb volt a naphoz, mint a Neptunusz, és száz év alatt majdnem kétszer olyan távolságra lesz, mint Neptunusz. Az ilyen típusú pálya a Plutont szélsőséges melegítésnek vetheti fel, váltakozva extrém hűtéssel.
A Triton pályája is sajátos. A Triton az egyetlen nagy hold, amely visszafelé kering vagy a „hátrafelé”. Lehet, hogy a Tritonnak ez a szokatlan pályája van, mert Kuiper övként alakult ki, majd a Neptunusz gravitációja megragadta azt. Ez egy instabil szövetség, mivel a retrográd pálya árapály-kölcsönhatásokat hoz létre a Neptunussal. A tudósok azt jósolják, hogy egy nap Triton vagy összeomlik Neptunuszba, vagy apró darabokra szakad és gyűrűt képez a bolygó körül.
"A Triton pályájának árapályának időkorlátja bizonytalan, tehát körül lehet, vagy már összeomlhatott, amikor a nap vörös óriássá alakul" - mondja Stern. "Ha Triton körül van, akkor valószínűleg ugyanolyan szerves gazdag óceánvilágnak fog kinézni, mint Plútónak."
A nap vörös óriásként éget körülbelül 250 millió évig, de elegendő idő az élethez, hogy lábát szerezzék? A vörös óriás élettartama nagy részében a nap csak harmincszor fényesebb lesz, mint a jelenlegi állapota. A vörös óriásfázis vége felé a nap több mint 1000-szer fényesebbé válik, és időnként olyan energiaimpulzusokat bocsát ki, amelyek a fényerő 6000-szerese. Az intenzív fényerő periódusa azonban néhány millió évig tart, vagy legfeljebb tízmillió évig tart.
A vörös óriás legfényesebb szakaszai röviden azt sugallják Brownlee-nek, hogy Plútó nem tart sok ígéretet az élet számára. A Plútó átlagos 40 AU körüli pályája miatt a Napnak 1600-szor fényesebbnek kellene lennie ahhoz, hogy Plútó megkapja ugyanazt a napsugárzást, amelyet jelenleg a Földön kapunk.
"A nap eléri ezt a fényerőt, de csak nagyon rövid ideig - csak kb. Egymillió év alatt" - mondja Brownlee. "A Plútó felszíne és légköre nézőpontunk szerint" javulni fog ", ám ez nem lesz szép hely jelentős időtartamra."
A vörös óriásfázis után a nap halványabb lesz, és a Föld méretére zsugorodik, és fehér törpévé válik. A vörös óriás fényében sütkérező távoli bolygók ismét fagyos jégvilággá válnak.
Tehát ha az élet egy vörös óriásrendszerben jelenik meg, akkor gyorsan el kell indulnia. Úgy gondolják, hogy a Földön az élet 3,8 milliárd évvel ezelőtt jött létre, mintegy 800 millió évvel a bolygónk megszületése után. De ez valószínűleg azért van, mert a belső Naprendszerben lévő bolygók 800 millió évnyi nehéz aszteroidát bombáztak. Még ha az élet azonnal meg is kezdődött volna, az aszteroidák korai esője megtisztította volna a Földet az életétől.
Brownlee szerint új bombázási korszak kezdődhet meg a külső bolygók számára, mivel a vörös óriási nap zavarhatja a Kuiper-övezetben lévő üstökösök nagy számát.
"Amikor a vörös óriás nap 1000-szer fényesebb, tömegének majdnem felét az űrbe veszi" - mondja Brownlee. „Ez azt eredményezi, hogy a keringő testek kifelé mozognak. A gázveszteség és más hatások destabilizálhatják a Kuiperi övet, és újabb érdekes bombázási időszakot idézhetnek elő. ”
Stern szerint azonban a vörös óriás nap által életképes bolygókra nem bombáznak olyan gyakran, mint a korai Földnél, mert az ősi aszteroida övnek sokkal több anyaga volt, mint a Kuiper övnek.
Ezenkívül a külső bolygók nem fogják átélni ugyanazt az ultraibolya (UV) szintet, mint amit a Földnek el kellett viselnie, mivel a vörös óriások nagyon alacsony UV sugárzással bírnak. A főszekvencia-csillag nagyobb intenzitású UV-károsíthatja az élet eredetéhez szükséges finom fehérjéket és RNS-szálakat. A földi élet csak víz alatti eredetű, a fényintenzitás ellen védett mélységben származhatott. A földi élet tehát elválaszthatatlanul kapcsolódik a folyékony vízhez. De ki tudja, hogy milyen élet származhat azokon a bolygókon, amelyeknek nincs szükségük UV-védelemre?
Stern úgy gondolja, hogy a vörös óriások körül keringő Plútó-szerű világokon élet bizonyítékokat kell keresnünk. Jelenleg 100 millió napenergia-típusú csillagot tudunk látni a Tejút galaxisában, amelyek vörös óriásokként égnek, és Stern azt mondja, hogy ezeknek a rendszereknek 10-50 AU-n belül lehetnek lakható bolygóik. "Ez egy jó próba az idő meleg, vízben gazdag világokban való életéhez" - mondja.
"Az a gondolat, hogy a szervesen gazdag távoli testek egy vörös óriás csillaggal süssék fel, érdekes, és nagyon érdekes lehet, ha az élet rövid élettartamú élőhelye" - tette hozzá Brownlee. "De örülök, hogy a napunknak jó idő van hátra."
Mi a következő lépés
Bár a külsõ naprendszerrel kapcsolatos tudásaink nagy része a földi távcsövekbõl készült távoli méréseken alapszik, 2004. január 2-án a tudósok közeli pillantást vettek egy Kuiper-öv objektumára. A Stardust űrhajó 136 km-en belül haladt meg a Wild2 üstökösön, egy hatalmas hógolyóval, amely életének legnagyobb részét 4,6 milliárd éves élettartamának nagy részén töltötte a Kuiperi övben. A Wild2 most nagyrészt a Jupiter pályáján kering. Brownlee, aki a Stardust küldetés fő kutatója, elmondja, hogy a Stardust képei fantasztikus felületi részleteket mutatnak egy testből, amelyet mind ősi, mind a közelmúltbeli történelem alakított ki. A stardust képeken az üstökösről kilépő gáz- és porfúvókák láthatók, mivel a Wild2 gyorsan szétesik a belső naprendszer erős napsugárzásában.
Ahhoz, hogy többet megtudhassunk a külső Naprendszerről, egy űrhajót kell küldenünk oda, hogy kivizsgáljuk. 2001-ben a NASA éppen ilyen célra választotta ki az New Horizons missziót.
Stern, aki a New Horizons misszió vezető nyomozója, beszámolja, hogy az űrhajó összeszerelését a tervek szerint nyáron kezdik. Az űrhajó várhatóan 2006 januárjában indul, és Plutóba érkezik 2015 nyarán.
Az New Horizons küldetése lehetővé teszi a tudósok számára, hogy megvizsgálják Pluton és Káron geológiáját, feltérképezzék felületüket és megmérjék a hőmérsékletet. A Plútó légkörét szintén részletesen tanulmányozzuk. Ezen felül az űrhajó meglátogatja a Kuiper-övezet jeges testét, hogy hasonló méréseket végezzen.
Eredeti forrás: Astrobiology Magazine
