命中注定,地球会变成环绕着胀大的红星工作的一堆焦炭。
这是以太阳为主序恒星的行星逃不过的终究命运。此类主序恒星以氢为燃料,当燃料耗尽时,它们就会转换成氦,变成红巨星。尽管太阳改变为红巨星对地球来说是个哀痛的音讯,但关于坐落太阳系最悠远区域的冰态行星来说是个好音讯,它们将初次沐浴在太阳的温暖中。
在太阳的一生中,它缓慢而安稳地渐渐的变亮,越来越热。大约40亿年后它将变成一颗红巨星,咱们了解的黄色太阳将变成鲜红色,此刻它首要宣布红外和可见光的低频能量。它的亮度将添加数千倍,但外表温度却变得更低,它的大气层将胀大,渐渐吞噬水星、金星,乃至或许吞噬地球。
在太阳的大气层到达地球轨迹的1个天文单位的一起,它会失掉许多的质量,这一波喷出的气体或许会把地球推到射程之外。但不管地球是被吞噬仍是被烧焦,地球上一切的生命都将被消失。
可是,坐落科罗拉多州博尔德市的西南研讨所空间研讨部主任·艾伦·斯特恩在《天体生物学》杂志上宣布的论文标明,太阳系其他方位或许会呈现合适生命生计的星球。文章中标明,坐落10至50个天文单位的行星将成为宜居带。太阳系的宜居带是指水可以坚持液态的区域。
跟着太阳在变成红巨星的阶段,渐渐的变亮,宜居带将在10至50个天文单位里逐步搬运。土星、天王星、海王星和冥王星都坐落10至50个天文单位内,它们的冰质卫星和柯伊伯带天体也坐落10至50个天文单位内。但并不是一切这些星球都合适生命体存活。
不过,气态行星土星、海王星和天王星或许不会跟着太阳改变成红巨星而变得宜居。天文学家现已在其他星系中发现了离母星十分近的气态行星,这些“热木星”好像能留住它们的气态大气层,尽管它们接近激烈的辐射,而生命不太或许会呈现在气态行星上。
斯特恩以为海王星的卫星特里同,冥王星和它的卫星卡戎,以及柯伊伯带的天体会是最好的候选者。这些天体富含有机化学物质,并且红巨星的热量会促进它们严寒的外表消融成海洋。
斯特恩说,“当太阳变成一颗红巨星时,太阳系之前的冰国际将会消融,在几千万到几亿年内变成海洋绿地。到那时,咱们的太阳系将不再像现在这样只要地球一个星球有海洋,一切的巨型行星的严寒卫星,柯伊伯带的严寒矮行星都将具有海洋。到那时,冥王星的温度和现在迈阿密海滩的温度不同不大,所以我喜爱把这样的星球称为温暖的冥王星,就像近年来发现的许多环绕类太阳恒星运转的热木星相同”。
太阳的改变并不能决议悉数,行星的特征也在很大程度上决议了它的可寓居性。这些特征包含行星的内部活动、行星的反射率或反照率,以及大气的厚度和组成。即便一颗行星具有一切有利于宜居的元素,生命也纷歧定会呈现。
西雅图华盛顿大学的天文学家、《地球的生与死》一书的合著者唐·布朗利说:“咱们不知道生命开端需求什么。”布朗利说,假如只需求温暖湿润的内部环境和有机资料,那么冥王星、特里同和柯伊伯带的天体都可以孕育生命。
可是在太阳系前期的几百万年里,发作碳质球粒陨石的小行星内部是温温暖湿润的,这些天体含有极其丰富的水和有机物质,但并没有令人信服的依据标明这些小行星中曾经有过生物。布朗利说。
一个行星的轨迹也会影响它是否合适生命体存活。例如,冥王星的轨迹不像地球那样规矩。冥王星的轨迹与太阳的间隔会发作显着的改变。从1979年1月到1999年2月,冥王星比海王星离太阳更近,100年后,它离太阳的间隔简直是海王星的两倍。这种轨迹将使冥王星替换阅历极点的热和极点的冷。
海卫一的轨迹也很独特。海卫一是仅有一个逆行的大卫星。特里同有这样一个不寻常的轨迹,或许是因为它构成于柯伊伯带,然后被海王星的引力捕获。这不会是一个安稳的成果,因为逆行轨迹发明了潮汐与海王星的相互作用。科学家们猜测,有一天,海卫一要么撞向海王星,要么分裂成小碎片,然后在行星周围构成一个环。
斯特恩说:“海卫一轨迹潮汐衰减的时刻是不确定的,所以它或许太阳变成红巨星之前就现已坠毁了。”“假如海卫一没有坠毁,它终究或许会和冥王星相同,成为一个富含有机物的海洋国际。”
太阳作为一颗红巨星将焚烧大约2.5亿年,但这足以让生命存活下来吗?在红巨星生命的大部分时刻里,太阳的亮度会比现在亮30倍。在红巨星阶段的晚期,太阳的亮度将添加1000多倍,并偶然释放出高达当时亮度6000倍的能量脉冲。但这段激烈的亮光期将继续几百万年,最多数千万年。
红巨星最亮相位的时刻短性标明,冥王星上呈现生命体的期望不大。冥王星的均匀轨迹为40个天文单位,太阳的亮度有必要是冥王星的1600倍,才能使冥王星获得与地球上相同的太阳辐射。
布朗利说:“太阳可以到达这种亮度,但只会继续很短的一段时刻,只要一百万年左右。”“从咱们的观念来看,冥王星的外表和大气将会‘改进’,但在适当长的一段时刻内,它都无法使生命体存活。
在红巨星阶段之后,太阳将会变得更暗,缩小到地球的巨细,变成白矮星。那些沐浴在红巨星光辉下的悠远行星将再次变成冰冻的冰国际。
因而,假如生命呈现在红巨星体系中,它需求一个很短的酝酿阶段。地球上的生命被以为来源于38亿年前,即咱们的星球诞生后约8亿年。这或许是因为太阳系内部的行星阅历了8亿年的小行星碰击。即便生命当即开端,前期的小行星雨也会“杀死”地球上的生命。
布朗利说,因为红巨星太阳或许会搅扰柯伊伯带的许多彗星,外行星或许会开端一轮新的碰击。
“当红巨星太阳的亮度是太阳的1000倍时,它简直一半的质量都丢失到了太空中,”布朗利说。这导致轨迹上的物体向外移动。气体损失和其他影响或许会损坏柯伊伯带的安稳,并构成另一个风趣的炮击时期。”
但斯特恩标明,由红巨星太阳构成的宜居行星不会像前期地球那样经常被碰击,因为比较于前期小行星带,今日的柯伊伯带的物质减少了许多。
此外,因为红巨星的紫外线辐射很低,外行星不会阅历与地球相同的紫外线辐射。主序星的高强度紫外线会损坏生命来源所需的软弱蛋白质和RNA链,所以地球上的生命只能来源于不受这种光强度影响的水下。因而,地球上的生命与液态水密不可分。可是谁知道在那些不需求防紫外线的行星上或许会发作什么样的生命呢?
斯特恩以为,咱们该寻觅今日环绕红巨星运转的类冥王星行星上存在生命的依据。咱们现在知道,银河系中有1亿颗太阳型恒星焚烧成红巨星,斯特恩说,一切这些星系都或许在10至50个天文单位内有合适寓居的行星。他说:“这将是对在温暖、富含水的星球上发明生命所需时刻的一个很好的测验。”
布朗利弥补说:“富含有机物的悠远天体被红巨星烘烤的主意十分有意思,假如它们是生命时刻短的栖息地,这将会十分风趣。”“但我很快乐咱们的太阳还有很长的一段时刻才会变成红巨星。”
接下来会发作什么?
尽管咱们对太阳系外部的了解大多是根据地球上的望远镜进行的远间隔丈量,但在2004年1月2日,科学家们近间隔调查到了柯伊伯带的一个天体。星尘号世界飞船在距怀尔特2号彗星136公里范围内通过,这颗巨大的雪球在它46亿年的生命周期中大部分时刻都在柯伊伯带轨迹上运转。现在,Wild2首要在木星轨迹内运转。星尘号使命的首席调查员布朗利说,星尘号拍照的相片显现了一个天体的美妙外表细节,它的形状既有古代的,也有近代的。星尘图片显现,当Wild2在太阳系内部激烈的太阳热中敏捷崩溃时,气体和尘土将喷射出彗星。
为了更多地了解外太阳系,咱们应该发射一艘世界飞船去。正是出于这样的意图,2001年美国国家航空和世界飞行局展开了“新视野号”使命。
斯特恩是“新视野号”使命的首席研讨员。
新地平线使命将答应科学家研讨冥王星和卡戎的地质,制作它们的外表图,并丈量它们的温度。冥王星的大气也将被具体研讨。此外,世界飞船将拜访柯伊伯带的冰体,以便进行相似的调查研讨。