(Bild: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
De flesta planeter kan existera under lång, lång tid, men de kan inte vara evigt. Hungriga stjärnor och våldsamma planetariska grannar kan helt förstöra en värld, medan effekter och överdriven vulkanism kan göra en beboelig värld steril genom att strippa planetens vatten. Det finns också massor av teoretiska sätt som kan stava en planets slut men inte har, så vitt vi vet.
"Planeter dör hela tiden i vårt galaktiska grannskap," skrev Sean Raymond, en planetmodeller på Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i Bordeaux, Frankrike. bloggserie om hur planeter dör. Raymond har undersökt otaliga sätt att planeter kan möta deras slut. Även om inte alla planeter dör, hittar de äntligen vägen till planethuset.
Klimatkatastrof
Jordens klimatcykel spelar en viktig roll för att se till att planeten varken är för varm eller för kall för att upprätthålla livet. Men det krävs inte så mycket för att klimatet i en stenig värld som Jorden kastas ut från smället, utlöser händelser som leder till antingen en otroligt het planet eller en snöbollvärld.
På jorden regleras temperaturen av mängden koldioxid i atmosfären. Koldioxid och annat växthusgaser i atmosfären (som vatten, metan och kväveoxid) fungerar som en filt, håller planeten varm genom att bromsa ner hur mycket av solens strålning som flyr ut igen ut i rymden. När koldioxid byggs upp i atmosfären värmer den planetens yta, orsakar att det regnar mer. Regn avlägsnar sedan en del av koldioxiden från atmosfären och avsätter den i karbonatbergarter på havsbotten och planeten börjar svalna.
Om koldioxid ackumuleras i atmosfären snabbare än den kan absorberas i klipporna, på grund av något som ökad vulkanisk aktivitet, till exempel, kan det utlösa en språngväxthuseffekt. Temperaturer kan stiga över kokpunkten för vatten, vilket kan vara ett problem för att upprätthålla livet, eftersom allt liv som vi känner till det kräver vatten. Stigande temperaturer kan också låta atmosfären fly ut i rymden och ta bort den skyddande skölden som avleder strålning från en planets sol och andra stjärnor.
"Växthusvärme är ett faktum för en atmosfär och önskvärt i viss utsträckning," skrev Raymond. "Men saker kan komma ut ur handen."
Värme är inte det enda sättet att klimatet kan bli dödligt. När en planet blir tillräckligt kallt förvandlas den kroppen till en snöboll världen, ett stenigt föremål täckt med is. Is och snö är ljust och återspeglar mycket av en stjärnas värme tillbaka i rymden, vilket gör att världen svalnar ännu längre. I en värld med ytvulkaner kan utbrott dumpa koldioxid och andra gaser tillbaka till atmosfären och värma upp världen igen. Men om snöbollförhållandena inträffar på en planet som saknar plattaktonik - och därför vulkaner - kan världen vara permanent låst i ett snöbollstillstånd.
Enligt Raymond riskerar alla potentiellt bärande planeter klimatkatastrof, vilket kan göra en planet obeboelig men inte förstöra den helt.
Lava eller liv
Tuggarnas angränsande världar kan dra på en planets omloppsbana, som sätter press på planetens inre och ökar värmen från jordens mittlager, manteln. Den värmen måste hitta ett sätt att fly, och den mest typiska metoden är genom en vulkan.
Vulkanaktivitet kan påverka en planets miljö avsevärt. Enligt University Corporation for Atmospheric Research, gas- och dammpartiklar som kastas ut i atmosfären av en vulkan kan påverka en planetens atmosfär, kyla planeten och skugga den från inkommande strålning. 1815, utbrottet av Mount Tambora, det största utbrottet i jordens registrerade historia, kastade upp så mycket aska att det sänkte globala temperaturer, vilket gjorde 1816 till det så kallade "året utan en sommar."
Vulkaner kan också orsaka motsatt effekt - global uppvärmning - när de släpper ut växthusgaser i atmosfären. Ofta och stora vulkanutbrott kan leda till en växande växthuseffekt som skulle förvandla en beboelig värld som Jorden till något mer som Venus.
Vi behöver inte leta långt efter ett verkligt exempel på en vulkanvärld. Jupiters måne Io är den mest vulkaniskt aktiva kroppen i solsystemet, med hundratals vulkaner som kontinuerligt bryter ut. Om Jorden slogs lika mycket som Io dras av Jupiters tyngdkraft skulle Jorden ha 10 gånger mer vulkanisk aktivitet än Io, enligt Raymond.
Komet olycka
Steniga asteroider och isiga kometer är planetära "smulor" som kan orsaka betydande problem för deras grannvärlder, särskilt när de kastas av is- och gasjättar.
När planeterna sätter sig in i deras slutliga banor, kan deras gravitationskanaler flytta asteroider och kometer runt. Vissa kan skjuts in i utkanten av planetsystemet, medan andra kastas inåt och kolliderar så småningom med steniga världar, där livet kan försöka utvecklas.
I vårt yttre solsystem drev Neptunes slutliga rörelser när den satte sig in i sin permanenta bana flera kometer inåt och förde dem från planet till planet tills de nådde Jupiter. Jupiter kastade några av dessa iskroppar utåt, men andra kastades inåt mot Jorden under en period känd som Sent tungt bombardement.
Idag samlar jorden konstant cirka 100 ton (90 ton) interplanetärt material varje dag i form av damm. Föremål som är större än cirka 100 fot kraschar ner till ytan bara ungefär en gång var 10 000 år, medan kroppar större än två tredjedelar av en mil (1 kilometer) kraschar bara en gång vartannat 100 000 år, enligt NASA: s Centrum för nära jordobjektstudier.
När jätteplaneter kastar dessa destruktiva smulor mot solen, kollisioner spikar och påverkan händer oftare. Objekt av medelstor storlek kan slänga upp damm och skräp i atmosfären, vilket kan störa atmosfäriska processer. Jättepåverkan kan orsaka ännu hårdare effekter, inte bara på grund av förödelsen vid marknoll, utan också för att de kan kasta upp tillräckligt med skräp att orsaka påverkar vintern, kastar planeten in i en miniistid. Med tillräckliga effekter avfyrade i rad kunde klimateffekterna bygga på varandra tills de så småningom gjorde världen obeboelig.
Baserat på observationer av planetrester som hittades runt andra stjärnor, beräknade Raymond att cirka 1 miljard jordliknande planeter i galaxen så småningom kommer att förstöras av ett bombardement av asteroider.
En dålig storebror
Som det mest massiva objektet i solsystemet efter solen, Jupiter fungerar som en skyddande storebror, skyddar de mindre steniga planeterna från skräp, och jättar runt andra världar spelar troligen samma roll. Men om en gasgigant som Jupiter skulle bli instabil, kan det ha en förödande effekt på de mindre världarna runtom.
Efter att stjärnor bildats, skiva med kvarvarande material ger upphov till planeter. Gravitations bogserbilar från gasen och dammet på skivan utövar en kraft på planeterna och kan hålla gasjättarna i linje de första miljoner åren. När den väl är borta kan planeterna emellertid lättare byta banor. Eftersom gigantiska planeter är mycket mindre än deras steniga syskon, kan deras gravitationspressar göra en betydande skillnad när det gäller att flytta banorna till mindre planeter. Men stora världar är inte immun; två jätteplaneter kan dra i varandra och kan till och med passera extremt nära varandra. Enligt Raymond kolliderar dessa jättar sällan, istället ger de gravitationsspark till varandra. Så småningom kan vissa världar vara utsparkad av omloppsbana helt och blir avsänd till att flyta genom rymden utan koppling till några stjärnor.
Raymond beräknade att ungefär 5 miljarder steniga världar har förstörts av gasjättar. Det mesta av förstörelsen inträffade troligen strax efter att planeterna bildades. Men en handfull inträffade antagligen senare i systemets livstid, efter att livet hade haft tid att utvecklas. Om bara 1% av gasjättarna blev instabila senare i deras planetariska livstid, är det möjligt att 50 miljoner planetariska system har förstört bebodda världar genom att kasta dem till sin stjärna.
Fantastisk snacking
Liksom planeter kan stjärnor komma till slut, och deras omvandling kan ha drastiska effekter på planeterna som kretsar runt dem.
Röda dvärgstjärnortill exempel kan det ta mer än 100 miljoner år att nå sin långsiktiga ljusstyrka, tio gånger längre än vår sol. Planeter som kretsar runt en röd dvärg kan befinna sig inom den bebörliga zonen i några miljoner år, men när stjärnan blir ljusare kan allt livsförhållande vatten förångas bort under de högre temperaturerna.
Men planeter som kretsar runt en het, röd dvärg kan fortfarande upprätthålla livet. "Vi vet inte om den här processen torkar ut planeter helt eller bara remsar bort några yttre lager av hav," skrev Raymond. "Om en planet har tillräckligt med vatten fångat i sitt inre (Jorden tros ha några gånger sitt ytvatten i manteln), kan den tåla att förlora sina hav genom att senare avgasera nya. Det är ett komplext samspel mellan geologi och astronomi och resultatet är okänt - för tillfället. " Raymond uppskattade att 100 miljarder planeter kan ha torkats ut av sin röda dvärg.
Solliknande stjärnor ger beboeliga planeter mer tid att hålla fast vid vatten, vilket ger livet en chans. Men solens temperatur förändras också och blir långsamt ljusare över miljarder år. Om en miljard år, sade Raymond, kommer planeten inte längre att vara i den bebodda zonen; vatten kommer inte längre att vara flytande på jordens yta. Istället kommer planeten att genomgå en snabb växthuseffekt och så småningom sluta likna Venus.
När en solliknande stjärna når 10 miljarder år gammal kommer den att få slut på väte och expandera till någonstans mellan 100 och 200 gånger sin nuvarande storlek. (Vår sol är 4,5 miljarder år gammal, så vi har lite tid innan detta händer.) I solsystemet kommer Venus och Mercury att vara sväljs av stjärnanmedan solens ändrade tyngdkraft kommer att driva Mars och de yttre planeterna längre ut. Jorden ligger precis vid kanten och kan drabbas av antingen öde. Cirka 4 miljarder steniga världar konsumeras troligen av en långsamt lysande stjärna.
De mest massiva stjärnorna exploderar i eldig supernova efter en relativt kort livslängd på några miljoner år. Inga planeter har hittats runt dessa massiva stjärnor, men det kan bero på att det finns så få massiva stjärnor att söka, och exoplaneter är fortfarande svåra att hitta, skrev Raymond. Hursomhelst kommer alla planeter runt dessa jättestjärnor sannolikt att förstöras av stjärnans explosiva död.
Denna artikel inspirerades av astronomen Sean Raymond Hur planeter dör.
Ytterligare resurser:
- Läs mer om planetarisk evolution på Sean Raymond's PlanetPlanet Blog.
- Läs mer om planetariska "smulor" som når jorden, från Center for Near Earth Objects.
- Läs mer om skillnaderna mellan olika typer av stjärnor.
