كيف ولماذا تموت الكواكب؟

(الصورة: © Vadim Sadovski / Shutterstock)

يمكن أن توجد معظم الكواكب لفترة طويلة ، لكنها لا يمكن أن تستمر إلى الأبد. يمكن للنجوم الجائعة وجيران الكواكب العنيفة أن تدمر العالم تمامًا ، في حين أن الآثار والبراكين المفرطة يمكن أن تجعل عالمًا صالحًا للسكن عقيمًا عن طريق تجريد الكوكب من الماء. هناك أيضًا الكثير من الطرق النظرية التي قد توضح نهاية كوكب ولكن لم تفعل ذلك ، على حد علمنا.

وكتب شون ريمون ، مصمم نماذج الكواكب في مختبر لابوروفيزيك دي بوردو في بوردو بفرنسا ، في كتابه "يموت الكواكب طوال الوقت في جوار المجرة". سلسلة مدونات عن كيفية موت الكواكب. لقد حقق ريمون في عدد لا يحصى من الطرق التي قد تلبي بها الكواكب نهايتها. بينما لا تموت جميع الكواكب ، فإن معظمها يجد طريقه في النهاية إلى مشرحة الكواكب.

كارثة مناخية

تلعب دورة مناخ الأرض دورًا مهمًا في التأكد من أن الكوكب ليس حارًا جدًا ولا باردًا جدًا للحفاظ على الحياة. ولكن لا يتطلب الأمر الكثير من المناخ في عالم صخري مثل الأرض للتخلص من الضرب ، مما يؤدي إلى أحداث تؤدي إلى كوكب ساخن بشكل لا يصدق أو عالم كرة الثلج.

على الأرض ، يتم تنظيم درجة الحرارة من خلال كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ثاني أكسيد الكربون وغيرها غازات الاحتباس الحراري تعمل في الغلاف الجوي (مثل الماء والميثان وأكسيد النيتروز) كغطاء ، مما يحافظ على حرارة الكوكب من خلال إبطاء مقدار إشعاع الشمس الذي يعود إلى الفضاء. عندما يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، فإنه يسخن سطح الكوكب ، مما تسبب في سقوط المزيد من الأمطار. ثم يزيل هطول الأمطار بعض ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ويترسبه في صخور الكربونات على قاع البحر ، ويبدأ الكوكب في البرودة.

إذا تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل أسرع مما يمكن إعادة امتصاصه في الصخور ، بسبب شيء مثل زيادة النشاط البركاني ، على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي إلى تأثير دفيئة هارب. يمكن أن ترتفع درجات الحرارة فوق درجة غليان الماء ، مما قد يمثل مشكلة لاستمرار الحياة ، حيث ترى أن جميع أشكال الحياة كما نعرفها تتطلب الماء. يمكن أن تسمح درجات الحرارة المرتفعة للغلاف الجوي بالهروب إلى الفضاء ، وإزالة الدرع الواقي الذي يحرف الإشعاع من شمس الكوكب والنجوم الأخرى.

كتب ريمون: "إن تدفئة البيوت الزجاجية هي حقيقة الحياة بالنسبة لجو ، وهي مرغوب فيها إلى حد ما". "لكن الأمور يمكن أن تخرج عن السيطرة."

الحرارة ليست الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يتحول فيها المناخ إلى مميت. عندما يصبح الكوكب باردًا بما فيه الكفاية ، يتحول هذا الجسم إلى عالم كرة الثلججسم صخري مغطى بالجليد. الثلج والثلج ساطعان ويعكسان الكثير من حرارة النجم مرة أخرى إلى الفضاء ، مما يتسبب في برودة العالم أكثر. في عالم به براكين سطحية ، يمكن أن تؤدي الثورات إلى التخلص من ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى في الغلاف الجوي ، وتسخين العالم مرة أخرى. ولكن إذا حدثت ظروف كرة الثلج على كوكب يفتقر إلى تكتونيات الصفائح - وبالتالي البراكين - فقد يكون العالم مغلقًا بشكل دائم في حالة كرة الثلج.

وفقا لريموند ، جميع الكواكب التي يحتمل أن تحمل الحياة معرضة لخطر كارثة مناخية، والتي يمكن أن تجعل الكوكب غير صالح للسكن ولكن لا تدمره تمامًا.

الحمم أو الحياة

يمكن لسحب العوالم المجاورة أن يسحب مدار الكوكب ، مما يضغط على باطن الكوكب ويزيد من حرارة الطبقة الوسطى من الأرض ، الوشاح. يجب أن تجد هذه الحرارة طريقة للهروب ، والطريقة الأكثر شيوعًا هي من خلال البركان.

يمكن أن يؤثر النشاط البركاني بشكل كبير على بيئة الكوكب. وفقا ل المؤسسة الجامعية لبحوث الغلاف الجوي، يمكن لجزيئات الغاز والغبار التي ألقاها بركان في الغلاف الجوي أن تؤثر على الغلاف الجوي للكوكب ، وتبريد الكوكب وتظليله من الإشعاع الوارد. في عام 1815 ، ثوران جبل تامبورا، أكبر ثوران في تاريخ الأرض المسجل ، ألقى الكثير من الرماد لدرجة أنه خفض درجات الحرارة العالمية ، جاعلاً من عام 1816 ما يسمى "عام بدون صيف".

يمكن أن تسبب البراكين أيضًا التأثير المعاكس - الاحترار العالمي - لأنها تطلق غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. يمكن أن تؤدي الانفجارات البركانية المتكررة والكبيرة إلى تأثير دفيئة هاربة من شأنها أن تحول عالمًا صالحًا للسكن مثل الأرض إلى شيء يشبه الزهرة.

لا يتعين علينا البحث عن مثال حقيقي لعالم البركان. قمر المشتري Io هو الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي ، مع مئات البراكين التي تنفجر باستمرار. إذا تم جر الأرض بقدر ما تم سحبها من قبل قوة الجاذبية للمشتري ، فإن الأرض سيكون لها نشاط بركاني أكثر بعشر مرات من Io ، وفقًا لـ Raymond.

مصيبة المذنب

الكويكبات الصخرية والمذنبات الجليدية هي "فتات" كوكبية يمكن أن تسبب مشاكل كبيرة لعوالمهم المجاورة ، خاصة عندما يقذفها عمالقة الجليد والغاز.

عندما تستقر الكواكب في مداراتها النهائية ، يمكن لقاطرات الجاذبية الخاصة بها تحريك الكويكبات والمذنبات حولها. يمكن دفع البعض إلى ضواحي النظام الكوكبي ، في حين يتم دفع الآخرين إلى الداخل ، في نهاية المطاف يصطدمون بعوالم صخرية ، حيث قد تحاول الحياة التطور.

في نظامنا الشمسي الخارجي ، دفعت الحركات النهائية لنبتون عندما استقر في مداره الدائم العديد من المذنبات إلى الداخل ، لتمريرها من كوكب إلى كوكب حتى وصولها إلى المشتري. ألقى المشتري بعضًا من هذه الأجسام الجليدية إلى الخارج ، ولكن تم إلقاء البعض الآخر نحو الأرض خلال فترة تعرف باسم القصف العنيف المتأخر.

اليوم ، تراكم الأرض باستمرار حوالي 100 طن (90 طنًا متريًا) من المواد بين الكواكب كل يوم على شكل غبار. تتحطم الأجسام الأكبر من حوالي 330 قدمًا (100 متر) إلى السطح مرة واحدة تقريبًا كل 10000 عام ، في حين أن الأجسام الأكبر من ثلثي ميل (1 كيلومتر) تتعطل مرة واحدة فقط كل عدة 100000 سنة ، وفقًا لوكالة ناسا. مركز دراسات الأجسام القريبة من الأرض.

عندما تقوم الكواكب العملاقة برمي هذه الفتات المدمرة نحو الشمس ، تصاعد التصادمات والتأثيرات في كثير من الأحيان. يمكن للأجسام متوسطة الحجم إلقاء الغبار والحطام في الغلاف الجوي ، والتي يمكن أن تتداخل مع العمليات الجوية. يمكن أن تتسبب التأثيرات العملاقة في حدوث تأثيرات أكثر خطورة ، ليس فقط بسبب الدمار عند مستوى الصفر ، ولكن أيضًا لأنها قد تُلقي ما يكفي من الحطام لتسبب تأثير الشتاء، ورمي الكوكب في عصر جليدي صغير. مع إطلاق تأثيرات كافية على التوالي ، يمكن أن تبني التأثيرات المناخية على بعضها البعض حتى تجعل العالم في النهاية غير صالح للسكن.

استنادًا إلى ملاحظات بقايا الكواكب الموجودة حول النجوم الأخرى ، حسب ريمون أن حوالي 1 مليار كوكب شبيه بالأرض في المجرة سيتم تدميرها في النهاية بقصف الكويكبات.

أخ كبير سيء

كأكبر جسم في النظام الشمسي بعد الشمس ، المشتري يتصرف مثل الأخ الأكبر للحمايةولحماية الكواكب الصخرية الأصغر من الحطام ، ومن المحتمل أن يلعب العمالقة حول عوالم أخرى نفس الدور. ولكن إذا أصبح عملاق الغاز مثل المشتري غير مستقر ، فقد يكون له تأثير مدمر على العوالم الأصغر المحيطة به.

بعد تشكل النجوم قرص من بقايا المواد يؤدي إلى الكواكب. القاطرات الجاذبية من الغاز والغبار في القرص تمارس قوة على الكواكب ويمكن أن تبقي عمالقة الغاز في الخط في الملايين القليلة الأولى. ولكن بمجرد اختفائه ، يمكن للكواكب تغيير مداراتها بسهولة أكبر. نظرًا لأن الكواكب العملاقة أصغر بكثير من أشقائها الصخريين ، فإن دفعاتها الجاذبية يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا في تغيير مدارات الكواكب الأصغر. لكن العوالم الكبيرة ليست محصنة ، يمكن لكوكبين عملاقين أن يسحب كل منهما الآخر ، وقد يمر بالقرب من بعضهما البعض. وفقًا لريموند ، نادرًا ما يصطدم هؤلاء العمالقة ، بدلاً من ذلك يقدمون ركلات الجاذبية لبعضهم البعض. في نهاية المطاف ، يمكن أن تكون بعض العوالم طرد للخارج من المدار تمامًا وتصبح مرسلة إلى الطفو في الفضاء غير مرتبطة بأي نجوم.

حسب ريمون ، أن عمالقة الغاز دمروا ما يقرب من 5 مليار عالم صخري. ربما حدث معظم الدمار بعد وقت قصير من تشكل الكواكب. ومع ذلك ، ربما حدث عدد قليل في وقت لاحق من عمر النظام ، بعد أن كان لدى الحياة الوقت للتطور. إذا أصبح 1 ٪ فقط من عمالقة الغاز غير مستقرين في وقت لاحق في حياتهم الكوكبية ، فمن المحتمل أن 50 مليون نظام كوكبي دمروا عوالم مأهولة من خلال قذفهم في نجومهم.

وجبات خفيفة ممتازة

مثل الكواكب ، يمكن أن تنتهي النجوم ، ويمكن أن يكون لتحولها تأثيرات شديدة على الكواكب التي تدور حولها.

النجوم القزم الأحمر، على سبيل المثال ، قد يستغرق أكثر من 100 مليون سنة للوصول إلى سطوعها على المدى الطويل ، أطول بعشر مرات من شمسنا. قد تكون الكواكب التي تدور حول قزم أحمر داخل المنطقة الصالحة للسكن لبضعة ملايين من السنين ، ولكن مع نمو النجم أكثر إشراقًا ، قد تتبخر أي مياه مستدامة للحياة تحت درجات الحرارة المرتفعة.

لكن الكواكب التي تدور حول قزم أحمر حار يمكن أن تستمر في الحياة. كتب ريمون: "لا نعرف ما إذا كانت هذه العملية تجفف الكواكب تمامًا أم أنها تزيل بعض الطبقات الخارجية من المحيط". "إذا كان للكوكب ما يكفي من المياه المحاصرة في باطنه (يُعتقد أن الأرض لديها بضع مرات مياهها السطحية في الوشاح) ، فعندئذ يمكن أن يتحمل فقدان محيطاته عن طريق تفريغها في وقت لاحق من المحيطات الجديدة. إنه تفاعل معقد بين الجيولوجيا وعلم الفلك و النتيجة غير معروفة - في الوقت الراهن ". يقدر ريمون أن 100 مليار كوكب ربما تكون جفت بسبب قزمها الأحمر.

تمنح النجوم الشبيهة بالشمس الكواكب الصالحة للسكن مزيدًا من الوقت للاحتفاظ بالمياه ، مما يمنح الحياة فرصة. لكن درجة حرارة الشمس تتغير أيضًا ، وتتألق ببطء على مدى مليارات السنين. قال ريمون إن الكوكب لن يبقى في المنطقة الصالحة للسكن بعد مليار سنة. لن يبقى الماء سائلاً بعد الآن على سطح الأرض. بدلاً من ذلك ، سيخضع الكوكب لتأثير دفيئة سريعًا وينتهي به المطاف في النهاية مثل الزهرة.

عندما يصل عمر نجم يشبه الشمس إلى 10 مليارات سنة ، سينفد الهيدروجين ويتوسع إلى مكان ما بين 100 و 200 ضعف حجمه الحالي. (يبلغ عمر شمسنا 4.5 مليار سنة ، لذلك لدينا بعض الوقت قبل حدوث ذلك.) في النظام الشمسي ، سيكون كوكب الزهرة وعطارد ابتلعها النجمفي حين أن جاذبية الشمس المتغيرة ستدفع المريخ والكواكب الخارجية إلى الخارج. الأرض على الحافة وقد تعاني من أي مصير. من المحتمل أن تستهلك النجم البراق ببطء ما يقرب من 4 مليار عالم صخري.

أكبر النجوم تنفجر في السوبرنوفا الناري بعد عمر قصير نسبيًا لبضعة ملايين من السنين. كتب ريموند أنه لم يتم العثور على كواكب حول هذه النجوم الضخمة ، ولكن قد يكون ذلك بسبب وجود عدد قليل جدًا من النجوم الضخمة للبحث ، ولا يزال من الصعب العثور على الكواكب الخارجية. في كلتا الحالتين ، من المحتمل أن يتم تدمير أي كواكب حول هذه النجوم العملاقة بسبب موت النجم المتفجر.

هذه المقالة مستوحاة من سلسلة عالم الفلك شون ريمون كيف تموت الكواكب.

مصادر إضافية:

• تعرف على المزيد حول تطور الكواكب مدونة PlanetPlanet لشون ريمون.
• اقرأ المزيد عن "الفتات" الكوكبية التي تصل إلى الأرض، من مركز الأجسام القريبة من الأرض.
• تعرف على المزيد حول الاختلافات بين أنواع مختلفة من النجوم.