تاریخ: ۲۲:۰۰ :: ۱۳۹۸/۰۲/۲۵
چگونگی و دلیل مرگ سیاره‌ها

رسانه 7: بسیاری از سیاره‌ها مدت‌ها قبل از فروپاشی ستاره‌ی خود، به‌دلایلی مانند برخورد اجرام فضایی و تغییرات اقلیمی نابود می‌شوند.

اغلب سیاره‌ها عمری طولانی دارند؛ اما تا ابد زنده نمی‌مانند. ستاره‌های گرسنه و همسایه‌های متخاصم می‌توانند به‌طورکامل سیاره را به کام نابودی بکشانند؛ درحالی‌که برخوردها و فعالیت‌های پیوسته‌ی آتش‌فشانی می‌توانند سطح سیاره را برای حیات آماده کنند. نظریه‌های متعددی درباره‌ی مرگ سیاره‌ها وجود دارند. شان ریموند، مدل‌ساز سیاره‌ای در مرکز اخترفیزیک بوردو فرانسه، مقاله‌هایی درباره‌ی چگونگی مرگ سیاره‌ها نوشته است. به‌اعتقاد او، با اینکه تمام سیاره‌ها نمی‌میرند، اغلب آن‌ها روزی به مکانی مُرده و راکد تبدیل می‌شوند.

فاجعه‌ی اقلیمی

چرخه‌ی اقلیمی زمین نقش مهمی در تعادل دمایی و حفظ حیات این سیاره ایفا می‌کند؛ اما ممکن است روزی سیاره‌ای سنگی، مانند زمین، هم دچار بی‌نظمی شود و طی حوادثی به سیاره‌ای به‌شدت داغ یا گلوله‌ای برفی تبدیل شود.

کربن‌دی‌اکسید موجود در جوّ زمین نقش زیادی در تعدیل دمای آن دارد. کربن‌دی‌اکسید و دیگر گازهای گلخانه‌ای موجود در جوّ (ازجمله آب و متان و نیتروس اکسید) مانند پتویی عمل می‌کنند که زمین را گرم نگه‌ می‌دارند و مانع از فرار تشعشعات خورشیدی به داخل فضا می‌شوند. کربن‌دی‌اکسید عامل اصلی گرمایش سطح زمین و افزایش بارندگی است. بارش باران بخشی از کربن‌دی‌اکسید موجود در جوّ را از بین می‌برد و در سنگ‌های کربنات کف دریا رسوب می‌کند و بدین‌ترتیب، دمای سطح زمین تعدیل می‌شود.

گلوله برفی

تصور هنرمند از دنیایی منجمد. اگر سیاره به‌اندازه‌ی کافی سرد شود، به گلوله‌ی برفی تبدیل خواهد شد.

اگر به دلیلی مثل افزایش فعالیت‌های آتش‌فشانی، سرعت انباشته‌شدن کربن‌دی‌اکسید در جوّ سریع‌تر از سرعت رسوب آن در سنگ‌ها باشد، اثر گریز گلخانه‌ای رخ می‌دهد. در این فرایند، دمای سطح بالاتر از نقطه‌ی جوش آب می‌رود که می‌تواند برای موجودات زنده‌ی آبزی مشکل‌ساز شود. افزایش دما باعث می‌شود بخشی از جوّ از بین برود و به داخل فضا نشر کند. بدین‌ترتیب دیوار محافظتی دربرابر تشعشعات فضایی خورشید و ستاره‌های دیگر از بین می‌رود. ریموند می‌گوید:

گرمایش گلخانه‌ای یکی از دلایل اصلی حفظ حیات جوّ است و تا حد مشخصی مطلوب است؛ اما اگر از کنترل خارج شود، مشکل‌ساز خواهد شد.

شایان ذکر است فقط گرما به مرگ سیاره منجر نمی‌شود. وقتی سیاره تا حد مشخصی سرد شود، به گلوله‌ای برفی یا جسمی سنگی تبدیل می‌شود که با یخ پوشیده شده است. یخ و برف بخش زیادی از نور را به داخل فضا منعکس می‌کنند و دما را بیش‌ازپیش کاهش می‌دهند.

درصورت افزایش فعالیت‌های آتش‌فشانی، کربن‌دی‌اکسید و گازهای دیگر وارد جوّ می‌شوند و سیاره دوباره گرم می‌شود؛ اما اگر یخبندان روی سیاره‌ای فاقد صفحات تکتونیکی و آتش‌فشان‌ها رخ دهد، آن سیاره برای همیشه در شرایط یخبندان باقی خواهد ماند.

به‌گفته‌ی ریموند، تمام سیاره‌هایی که ظرفیت حیات را دارند، درمعرض خطر اقلیمی قرار دارند. خطر اقلیمی سکونت‌پذیری سیاره را تهدید می‌کند؛ ولی به نابودی کامل آن منجر نمی‌شود.

گدازه یا حیات

قدرت سیاره‌های همسایه می‌تواند بر مدار زمین تأثیر بگذارد. بدین‌ترتیب، فشار بر ساختار داخلی زمین و درنتیجه، دمای لایه‌ی میانی آن (گوشته) افزایش می‌یابد. در چنین شرایطی، گرما به‌دنبال راهی برای خروج خواهد بود. آتش‌فشان‌ها متداول‌ترین راه خروج گرما از لایه‌های زیرین سیاره‌ها هستند.

فعالیت‌های آتش‌فشانی به‌شکل چشمگیری بر محیط سیاره تأثیر می‌گذارند. به‌نقل از سازمان پژوهش‌های جوّی، ذرات گاز و غباری که ازطریق فعالیت‌های آتش‌فشانی وارد جوّ می‌شوند، کاهش دمای زمین را سبب می‌شوند و از آن درمقابل تشعشعات محافظت می‌کنند. فوران کوه تامبورا در سال ۱۸۱۵ (بزرگ‌ترین فوران ثبت‌شده در تاریخ زمین) باعث انتشار مقادیر زیادی خاکستر و کاهش دمای سراسری شد؛ به‌طوری‌که سال ۱۸۱۶ به سال بدون تابستان معروف شد.

افزون‌براین، آتش‌فشان‌ها به‌دلیل انتشار گازهای گلخانه‌ای در جوّ زمین، می‌توانند پیامدهای منفی مثل گرمایش جهانی را هم به‌دنبال داشته باشند. فوران‌های بزرگ و مستمر آتش‌فشانی به اثر گریز گلخانه‌ای منجر می‌شوند و می‌توانند دنیای مسکونی مثل زمین را به سیاره‌ای متلاطم و نامسکون مانند زهره تبدیل کنند.

آتشفشان کیلائو از فضا

برخورد دنباله‌دار

سیارک‌های سنگی و دنباله‌دارهای یخی، همواره تهدید بزرگی برای همسایه‌های خود هستند. با قرارگرفتن سیاره‌ها در مدار نهایی پس از شکل‌گیری و انتقال، قدرت جاذبه‌ی آن‌ها می‌تواند دنباله‌دارها و سیارک‌های اطراف را جابه‌جا کند. برخی از این اجرام به اطراف منظومه‌ی سیاره‌ای رانده می‌شوند؛ درحالی‌که برخی دیگر به‌طرف داخل حرکت می‌کنند و احتمال برخورد آن‌ها با سیاره‌های سنگی ازجمله زمین وجود دارد.

برای مثال در منظومه‌ی شمسی، جابه‌جایی‌های نهایی نپتون و استقرار آن در مدار دائمی باعث شد دنباله‌دارهای متعددی به‌سمت داخل منظومه‌ی شمسی حرکت کنند و درنهایت، به مشتری برسند. سیاره‌ی مشتری برخی اجرام یخی را به‌سمت خارج پرتاب کرد؛ اما برخی دیگر هم در دوره‌ای موسوم به آخرین بمباران سنگین به‌سمت زمین حرکت کردند.

تغییرات اقلیمی سیاره ها

تصویر مفهومی هنرمند از تاریخچه‌ی اولیه‌ی زمین، بمباران سطحی زمین بر اثر برخوردهای بزرگ را نشان می‌دهد.

روزانه تقریبا ۱۰۰ تن ماده‌ی میان‌سیاره‌ای ازجمله غبار، جذب جوّ زمین می‌شوند. به‌نقل از ناسا، احتمال برخورد اجرام بزرگ‌تر از ۱۰۰ متر به زمین، یک در ۱۰ هزار سال و احتمال برخورد اجرام بزرگ‌تر از یک کیلومتر، یک در ۱۰۰ هزار سال است.

با دفع این اجرام مخرب به‌وسیله‌ی غول‌های گازی، برخورد رخ می‌دهد. برخورد اجرام متوسط باعث ورود سنگ‌ریزه‌ها و غبار به داخل جوّ سیاره می‌شود؛ اما اجرام غول‌آسا آثار مخرب‌تری به‌دنبال خواهند داشت. یکی از نتایج افزایش برخوردها، تغییرات اقلیمی خواهد بود که درنهایت، ممکن است حیات را از بین ببرد. براساس محاسبه‌ها و بررسی‌های ریموند روی بقایای سیاره‌ها در منظومه‌های ستاره‌ای دیگر، یک‌میلیارد سیاره‌ی شبه‌زمین به چنین سرنوشتی دچار خواهند شد.

برادر بد

مشتری به‌عنوان سنگین‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی پس از خورشید مثل برادر بزرگ‌تری است که از سیاره‌های سنگی درمقابل برخوردها محافظت می‌کند. سیاره‌های گازی غول‌آسا در منظومه‌های دیگر چنین نقشی ایفا می‌کنند؛ اما اگر غول گازی مشابه مشتری ثبات خود را از دست دهد، آثار مخربی بر دنیاهای اطراف خود خواهد داشت.

پس از شکل‌گیری ستاره‌ها، سیاره‌ها از دیسک گاز و غبار باقی‌مانده تشکیل شدند. به‌دلیل قدرت جاذبه‌ای فراوان دیسک گاز و غبار، سیاره‌های گازی، تنها در طی چندمیلیون سال تشکیل و در مدار خود مستقر شدند. بااین‌حال، سیاره‌ها می‌توانند به‌سادگی مدارشان را تغییر دهند.

سیاره‌های غول‌آسا می‌توانند سیاره‌های دیگر را از مدار خود خارج کنند

ازآنجاکه سیاره‌های غول‌آسا بسیار بزرگ‌تر از سیاره‌های سنگی هستند، قدرت جاذبه‌ی آن‌ها تأثیر چشمگیری بر مدار سیاره‌های کوچک‌تر خواهد گذاشت؛ اما سیاره‌های بزرگ‌تر هم در امان نیستند. دو سیاره‌ی غول‌آسا می‌توانند بر یکدیگر نیرو وارد کنند و حتی بیش‌ازحد به یکدیگر نزدیک شوند. به‌نقل از ریموند، سیاره‌های غول‌آسا به‌ندرت برخورد می‌کنند؛ اما تأثیر جاذبه‌‌‌ی آن‌ها بر یکدیگر چشمگیر است. درنهایت، برخی از سیاره‌ها ممکن است کاملا از مدار خود خارج و به اجرام شناور در فضا تبدیل شوند.

براساس محاسبات ریموند، غول‌های گازی پنج‌میلیارد سیاره‌ی سنگی را نابود کرده‌اند. اغلب فروپاشی‌ها خیلی زود پس از شکل‌گیری سیاره‌ها رخ داده‌اند. بااین‌حال، ممکن است این اتفاقات در زمان حیات سیستم و درست پس از تکامل سیاره رخ دهند. اگر صرفا ۱ درصد از غول‌های گازی در طول عمر سیاره‌ای خود دچار ناپایداری شوند، احتمال نابودی ۵۰ میلیون سیاره‌ی مسکون وجود دارد.

برخورد دو سیاره

یکی از راه‌های نابودی سیاره‌ها، برخورد آن‌ها با یکدیگر است؛ اما این اتفاق همیشه رخ نمی‌دهد.

فروپاشی به‌وسیله‌ی ستاره‌ها

ستاره‌ها هم مانند سیاره‌ها، دچار فروپاشی می‌شوند و تحولات آن‌ها اثر چشمگیری بر سیاره‌های اطرافشان خواهد گذاشت. برای مثال، پس از ۱۰۰ میلیون سال، درخشش کوتوله‌های سرخ به ۱۰ برابر درخشش خورشید برسد. سیاره‌هایی که در اطراف کوتوله‌های سرخ می‌چرخند، تنها برای چندمیلیون سال در محدوده‌ی مسکون قرار می‌گیرند؛ اما با افزایش درخشش ستاره و دما، آب‌های سطحی سیاره‌های اطراف آن تبخیر می‌شوند. بااین‌حال سیاره‌هایی که در اطراف کوتوله‌ی سرخ داغ می‌چرخند، می‌توانند به حیات ادامه دهند. ریموند می‌گوید:

نمی‌دانیم این فرایند سیاره را به‌طورکامل خشک می‌کند یا تنها لایه‌های بیرونی اقیانوس‌ها را از بین می‌برد. اگر سیاره از آب‌های زیرزمینی برخوردار باشد (آب‌های زیرزمینی زمین چندبرابر بیشتر از آب‌های سطحی هستند)، می‌تواند دربرابر خشک‌شدن اقیانوس‌ها مقاومت کند.

تعامل پیچیده‌ای بین زمین‌شناسی و ستاره‌شناسی وجود دارد و در چنین شرایطی، نتیجه نامشخص است. براساس تخمین‌های ریموند، تاکنون احتمالا کوتوله‌های سرخ،  ۱۰۰ میلیارد سیاره را خشک کرده‌اند.

پس از گذشت یک‌میلیارد سال، سیاره‌ی زمین دیگر مسکون نخواهد بود

سیاره‌هایی که در اطراف ستاره‌های شبه‌خورشیدی قرار دارند، زمان بیشتری برای حفظ حیات و آب‌های سطحی خواهند داشت؛ اما دمای خورشید هم در‌حال‌تغییر است و در مدت میلیاردها سال، درخشش آن بیشتر خواهد شد. به‌گفته‌ی ریموند و پس از یک‌میلیارد سال، سیاره‌ی زمین دیگر مسکون نخواهد بود و آب مایعی در سطح زمین وجود نخواهد داشت و زمین هم مانند زهره دستخوش اثر شدید گلخانه‌ای خواهد شد.

وقتی ستاره‌‌های شبه‌خورشید به ۱۰ میلیارد سالگی برسند، هیدروژن آن‌ها به‌پایان می‌رسد و بین ۱۰۰ و ۲۰۰ برابر اندازه‌ی فعلی رشد می‌کنند (سن خورشید ۴.۵ میلیارد سال است؛ بنابراین، زمان زیادی باقی مانده است). پس از طی این مدت، خورشید، زهره و عطارد را می‌بلعد، تغییر جاذبه‌ی خورشید، مریخ و سیاره‌های خارجی را به‌سمت مخالف می‌راند، زمین درست لب مرز قرار می‌گیرد و به سرنوشت بدی دچار خواهد شد. طبق محاسبات ریموند، دقیقا چهارمیلیارد سیاره‌ی سنگی به چنین سرنوشتی دچار می‌شوند.

ستاره‌های غول‌آسای بزرگ‌تر از خورشید، تنها پس از چندمیلیون سال منفجر می‌شوند (سوپرنوا)؛ بنابراین، احتمال شکل‌گیری سیاره در اطراف این ستاره‌ها اندک است. حتی اگر چنین احتمالی وجود داشته باشد، سیاره‌ها به‌دلیل مرگ زودرس ستاره‌ی خود نابود خواهند شد.