Ние живеем на мъничка зелена планета с една луна, обикаляща около орбита на жълта звезда с няколко по-малко приветливи камъни наблизо и още по-малко посрещащи газообразни топки малко по-далеч, които са кръстени на всички видове митични божества. Докато изследваме все повече и по-отдалечени региони на Космоса, ние безнадеждно се опитваме да намерим други звездни системи, които биха могли да съдържат приятни светове за живеене. Като оценяваме тези опити и осъзнаваме колко късметлии сме да живеем в нашата система, ние междувременно можем да проучим други възможни и луди сценарии за това колко различна може да бъде нашата Слънчева система. Забележка към съвременните режисьори. Какво…
… ако Марс не беше загубил магнитното си поле
Някога Марс имаше обещаваща атмосфера, когато беше топло, влажно и пълно с въглероден диоксид. Той изчезна, когато Червената планета загуби магнитното си поле преди около 3,6 милиарда години, което позволи на Слънцето да издуха безнаказано атмосферата със слънчевия вятър. По космически стандарти това се случи доста бързо - по-голямата част от атмосферата изчезна за няколко стотин милиона години след изключване на магнитното поле. Днес атмосферата на Марс съставлява приблизително 1% от земната атмосфера на морско равнище, а слънчевите ветрове продължават да я поглъщат със скорост от около 100 грама в секунда.
Знаем, че някога тази планета е имала магнитно поле, тъй като намагнетизираните скали все още съществуват на нейната повърхност. Някои смятат, че магнитното поле е изгубено поради тежко бомбардиране от астероиди, което е нарушило топлинния поток вътре в Марс, който генерира магнитното поле. Ако това не се беше случило, Марс щеше да запази своите примитивни океани и може би щеше да е друг източник на живот в нашата Слънчева система.
Друга теория предполага, че старото магнитно поле би могло да покрие само половината от планетата, като по този начин поставя под въпрос дългосрочната му жизнеспособност. Разбирането на състава на вътрешното ядро на Марс ще помогне да се отговори на този въпрос. На Земята течното желязо се движи около по-гореща, по-твърда сърцевина, която държи защитното ни магнитно поле на място. Ако Марс имаше само разтопено ядро, това може да обясни загубата.
… ако Земята нямаше Луната
Промоционално видео:
Смята се, че преди около 4,5 милиарда години планетен ембрион с размерите на Марс (наречен Тея) се е разбил на Земята, изхвърляйки достатъчно материал от нея, за да образува нашата Луна. Приливните ефекти на Луната биха могли да повлияят на ранния вулканизъм и да увеличат броя на метеоритите, които падат, за да заличат ранния живот. Някои обаче смятат, че животът за първи път се е появил при дълбоководни хидротермални отвори в процес, който може да бъде повлиян положително от приливни течения.
Бързите лунни приливи, когато Луната беше по-близо до Земята, биха могли да създадат плитки солени морета, в които фрагменти от протонуклеинови киселини се свързват при слаб поток и се разпадат при силни, което в крайна сметка води до образуването на ДНК. Според палеобиолог Брус Либерман „в крайна сметка животът би могъл да се формира без приливи и отливи. Но родовата линия, довела до появата на човека, се корени именно в приливите и отливите “.
Вероятно е приливните течения да са подпомогнали транспортирането на топлина от екватора до полюсите, което означава, че ледените епохи ще бъдат по-малко тежки без Луната и ще намалят еволюционния натиск върху живота. Ако животът се развиваше на Земята без Луната, вероятно щеше да премине през по-малко промени във времето и да стигне до по-малко разнообразие. Дължината на деня също би била различна без Луната, което помогна да се забави въртенето на Земята от шест до двадесет и четири часа, а също така стабилизира наклона на Земята и следователно сезоните. Всеки живот, развиващ се на свят без луна, би изпитал изключително кратки дни и нощи и вероятно по-тежки климатични промени.
При липса на Луната, формите на живота биха загубили лунна светлина, което им помага да останат активни през нощта, засяга нощните хищници и насърчава развитието на нощното зрение. Културният живот на всеки чувствителен вид би останал без влиянието на Луната.
… ако Земята имаше пръстени
След сблъсък с нестабилната планета Тея, Земята за кратко придоби пръстени, които в крайна сметка се сляха в Луната. Това се случи, защото отломките лежат извън границата на Рош, където гравитационните сили разкъсват всеки зараждащ се естествен спътник. Ако малка луна или спътник бяха твърде близо до гравитационното дърпане на Земята, тя щеше да се спука с последващото образуване на постоянен пръстен.
Сатурн има ледени пръстени, които едва ли биха издържали дълго, ако бяха толкова близо до Слънцето, колкото ние, но теоретично пръстените от камък биха могли да оцелеят, въпреки че биха били различни от пръстените на Сатурн. Ефектът би бил очевиден, тъй като сенките, хвърлени от пръстените, биха довели до студени зими и намаляване на слънчевата светлина и в двете полукълба. Ако при такива условия се е образувал интелигентен живот, пръстените биха пречили на развитието на наземна оптична астрономия. Те също биха усложнили значително космическото пътуване и спътниците поради космическите отломки.
Такива пръстени биха изглеждали различно в зависимост от района на Земята, от който са гледани - тънка линия в небето над Перу, мощна дъга на полу небето в Гватемала, 180 градусов атмосферен часовник в Полинезия и повсеместното сияние на хоризонта в Аляска. Може само да се спекулира как древните народи по света биха включили тези невероятни видове в своята митология и космология.
… ако Юпитер беше звезда
Според някои най-голямата планета в Слънчевата система би трябвало да се превърне в звезда, кафяво джудже, но липсваше малко маса. (Други смятат, че Юпитер трябва да бъде тринадесет пъти по-голям, за да направи това.) Ако Юпитер се превърна в звезда, тя щеше да бъде мрачна и далечна, малко по-ярка от Венера. Такава звезда не би генерирала достатъчно светлина или топлина и би била пет пъти по-отдалечена от Земята от Слънцето, така че това (за щастие) не би повлияло на развитието на живота на Земята.
Превръщането на Юпитер в звезда не е толкова лесно, по-трудно, отколкото просто да запалите планетата. Тъй като Юпитер е съставен предимно от водород, за да го запалите, ще трябва да го покриете с кислород половината от обема на Юпитер: резултатът е вода. Но ни трябва звезда, а не голяма горелка. За да започнете синтез като слънцето, е необходимо повече водород. Ще са необходими още 13 юпитера за кафяво джудже, 79 за червено джудже и 1000 пъти повече юпитри за звезда с размер на слънце.
Симулациите обаче показаха, че увеличаването на размера на Юпитер до размера на слънцето ще предизвика хаос в Слънчевата система. Сателитите на външните планети ще излитат от орбитите в различни посоки, а астероидният пояс ще бъде напълно унищожен. И докато Меркурий и Венера ще останат почти непокътнати, в крайна сметка Земята ще се срине на друга планета или орбита, по-близо до Слънцето.
… ако Земята се завърти по друг начин
Най-очевидният ефект от обратното въртене на Земята би било Слънцето да изгрява на запад и да залязва на изток, но това не е всичко. Според астрофизикът от Университета на Пенсилвания Кевин Луман „Земята се върти по този начин, защото е била родена така. Когато Слънцето беше новородена звезда, около него имаше цял куп газ и прах, въртящи се в голяма структура с форма на диск “. Единствената планета, която се върти в обратна посока, е Венера и това най-вероятно се дължи на сблъсък преди милиарди години. Повтарянето на такъв процес със Земята вероятно ще изключи всички наблюдатели за дългите лета.
Дори ако това се случи по волята на магия или извънземни, последствията ще бъдат много сериозни. Ефектът на Кориолис, който определя как въртенето на Земята се предава на поведението на вятъра, ще бъде напълно обърнат. Търговските ветрове ще бъдат изправени по обратния начин, което ще доведе до изменението на климата в много региони. Това ще се отрази особено на Европа, когато топлите ветрове, които духат през Атлантическия океан от Мексиканския залив, ще бъдат заменени от сибирския студен духащ от изток.
На други места по Земята промяна в въртенето може да има по-благоприятен ефект. В Северна Африка валежите ще се увеличават и количеството на речната вода, влизаща в Средиземно море, на практика ще я превърне в сладководно езеро. Топлият въздух ще бъде изпратен в Северния Тихи океан и Южния Атлантически океан, което прави Аляска, Далечен Източна Русия и части от Антарктида по-привлекателни за живот.
… ако сменихме места с Марс
Ако Земята и Марс бъдат пренаредени, ефектите ще бъдат доста интересни: марсианските температури ще се повишат, полярните шапки ще се стопят, газовете ще се отделят от почвата, а климатът ще стане почти толкова топъл, колкото сега на Земята. Земята, от друга страна, ще стане много по-студена. Повече проблеми ще възникнат от дестабилизацията на вътрешната слънчева система поради ефекта, който орбитите на планетите имат една върху друга.
Планетарният физик Renu Malhotra от университета в Аризона проведе симулации, които показаха тежка дестабилизация на планетарните орбити. Тя се опита да игнорира резултатите от Меркурий, но всичко доведе до факта, че Марс ще бъде изхвърлен от Слънчевата система. Други симулации показват, че Земята и Марс ще придобият нестабилни орбити поради влиянието на Юпитер. Това предполага, че орбиталната ситуация на вътрешната Слънчева система е доста нестабилна, което поставя под въпрос предложенията на някои футуристи за преместване на Марс по-близо до Слънцето.
Забележително е, че ако подобна орбитална механика работи, Земята перфектно би сменила местата с Венера. Проучването показа, че Земята или земната планета потенциално може да бъде обитаема в орбитата на Венера, чието положение обикновено се оценява като малко по-близо до Слънцето, отколкото е необходимо за живота. Въпреки удвоената слънчева радиация, облачната покривка ще поддържа температурата на повърхността в приемливи граници.
… ако живеем в центъра или в края на галактиката
Изглежда живеем в доста скучен сектор на Млечния път, далеч от суматохата на галактическия център. Ако бяхме в центъра на галактиката, нощното небе щеше да бъде много по-светло, с куп ярки (като Венера) звезди, защото звездите в ядрото са разделени от няколко светлинни седмици, а не години. Плътността на звездите в близост до центъра е 10 милиона звезди на кубичен парсек, спрямо 0,2 в нашия слаб сегмент. Наблизо има и много свръхнови и супермасивна черна дупка, но какво можете да направите, градският живот е такъв.
Междувременно, ако бяхме по-близо до ръба на Млечния път, едва ли нещо би се променило, ако животът изобщо е възникнал. Звездните системи на ръба на галактиките имат по-ниско ниво на металност, тоест имат по-малко елементи, по-тежки от водорода и хелия. Намаляването на нивата на метални елементи означава, че газови гиганти като Юпитер, които бавно се събират около твърди ядра, ще изглеждат по-малко. Тъй като газовите гиганти няма да поемат удара, твърдите светове ще бъдат по-уязвими от въздействието на кометата. Освен това нощното небе на Земята в края на галактиката ще бъде тъпо и празно.
Животът в предградията също може да има положителни аспекти. Някои смятат, че условията за живот се вписват в серия от ключови условия, които са изпълнени само в сравнително тесен обхват, известен като галактическа обитаема зона. През 2001 г. Гилермо Гонсалес заяви, че честите свръхнови и високи нива на радиация, присъщи на галактическия център, пречат на появата на живот. Последните проучвания казват, че този аргумент е доста скептичен, тъй като честите стерилизации на свръхнови биха били уравновесени от по-големите шансове за живот да се развие.
… ако имаше две слънца
През 2011 г. астрономите наблюдават първата известна планета в двоична звездна система, известна още като планета с много орбита, наречена Kepler-16b. Алън Бос, астрофизици от Научния институт в Карнеги, беше попитан как ще изглежда Земята при такива условия. Той каза: „Леко студено. Въпреки че е по-близо до своите звезди, отколкото Земята, до собствените си, тези звезди не са толкова ярки, така че температурата на планетата ще бъде само -73 градуса по Целзий. Ако заменим нашето Слънце с тези звезди, бихме били още по-студени, тъй като сме по-далеч от Слънцето от този Татуин."
Разбира се, не всички бинарни системи са еднакви и някои ситуации са по-подходящи за развитието на живота. Изследвания, представени на 223-ата среща на Американското астрономическо общество през 2014 г., показаха, че някои бинарни звездни системи могат да бъдат по-благоприятни за развитието на живота, отколкото унитарните звездни системи. Сдвоените звезди, чието въртене е синхронизирано, ще намалят взаимно слънчевата радиация и звездни ветрове, които често изчистват атмосферата на планетите и луните.
Изследване на астрофизик Пол Мейсън показа, че звездите, които обикалят една около друга за 10-60 земни дни, ще упражнят приливни сили, които намаляват въртенето и намаляват звездни ветрове, което потенциално би могло да разшири обхвата на потенциално обитаемите зони в системата, като комбинира светлина от две звезди вместо една. Мейсън призна, че имайки две слънца, Венера може да запази водата си, а Земята ще бъде по-влажен свят.
… ако слънцето изчезне
Въпреки страховете на древните, Слънцето няма да излезе внезапно и такъв сценарий е физически невъзможен, доколкото знаем. Но ако това се случи, Земята нямаше да замръзне моментално. Ако останем в орбита на охладеното и мъртво дупе на някога любима звезда, температурите ще паднат под -17 градуса по Целзий за седмица, и до -73 градуса за година. Без фотосинтеза животът на растенията бързо ще избледнее, както и през целия друг живот, когато океаните замръзнат.
Горните слоеве лед ще изолират дълбоките води и ще попречат на океаните да замръзнат за стотици хиляди години, така че някои океански и геотермални форми на живот могат да оцелеят. Страхотно, но дърветата ще стоят още няколко десетилетия, благодарение на бавния си метаболизъм и запасите от захар. Най-добрите места за оцеляване на човека биха били ядрените подводници или може би жилища, изградени в богати на геотермални страни като Исландия.
Освен смъртта от студ, все още има някои предимства да живеете в свят без Слънцето. Рискът от слънчеви изблици ще бъде намален, сателитната комуникация и условията за астрономите ще бъдат подобрени.
Но като цяло, разбира се, би било по-добре със Слънцето. Дори да премахнете Слънцето само за секунда, без гравитацията на Слънцето, всички обекти в Слънчевата система, вместо кръгова орбита, ще отидат по права линия. Секунда по-късно, когато слънцето се върне, всичко от газовите гиганти до космическия прах ще бъде в нови орбити, някои от които ще бъдат нестабилни. Също така за секунда хелиосферата, която защитава слънчевата система от екстрасоларна радиация, ще изчезне. Втора без щитове ще позволи проникване на гнусна радиация отвън, което ще доведе до появата на полярност по света, ще наруши спътниците и електрическите мрежи или евентуално стерилизира Земята.
… ако Земята срещне черна дупка
Почти всяко любопитно дете в тази вселена се е замисляло за ефектите, които една черна дупка може да има върху Земята или поне върху хората, живеещи тук. Франк Хейл от университета в Станфорд предположи какво би могло да се случи, ако в центъра на планетата се озова черна дупка с размер на монета, която би имала приблизително същата маса като Земята. Не че Земята е засмукана от космическа прахосмукачка, но все пак ще има някакво смущение.
Материята, попадаща в черната дупка, ще стане изключително гореща, причинявайки радиация и налягане да изтласка външните слоеве на материята и да предизвика зрелищна експлозия, която изстреля от Земята като прегрята плазма. Запазването на инерцията ще гарантира, че масата на Земята се върти по-бързо около черната дупка и ще създаде акредиращ диск, който ще ограничи скоростта, с която се усвоява земната маса. Земята ще се превърне в бързо въртящи се руини, но ще отнеме известно време, преди да бъде изядена.
По-малка черна дупка няма да е толкова лоша. Смята се, че Вселената е наситена с първични черни дупки с маса, еквивалентна на малка планина. Тези черни дупки дебнат вътре в газовите гиганти и водят до раждането на недоносени свръхнови. Ако такава черна дупка се разбие на Земята с висока скорост, тя може просто да прелети право през нея. Такъв сблъсък ще доведе до отделяне на енергия, еквивалентна на експлозията на тон TNT, но той ще се простира по цялата дължина на пътя, така че едва ли някой ще забележи. Преминаването на такава черна дупка през Земята обаче ще остави след себе си "дълга тръба от материал, силно повреден от радиация, която ще остане разпознаваема през геоложки времена".
Нещата биха били по-тъмни, ако Слънчевата система се сблъска със свръхмасивна черна дупка с маса милион пъти по-голяма от масата на слънцето, вероятно изхвърлена от гравитацията на две сблъскващи се галактики. Астрономът Кристофър Спрингоб смята, че бихме подозирали, че нещо не е наред, когато черната дупка наближи 1000 светлинни години от Слънчевата система. След това ще ни останат само няколко хиляди години, за да се подготвим за пристигането му, след което тази черна дупка значително ще наруши орбитите на планетите и ще захапе в звездната система. Когато черната дупка е в рамките на светлинна година, нейната гравитация ще разкъса света, така че Земята ще бъде добре дъвчена, преди да бъде погълната окончателно.
Или не. Самир Матур от държавния университет в Охайо вярва, че има математически доказателства, че може дори да не забележим, че сме изядени от черна дупка.
