Jaki będzie koniec Ziemi? "Pojawiła" się nowa możliwość

Przyszłość Ziemi to nie tylko to, co stanie się z naszą cywilizacją, życiem na tej planecie. Można ją rozpatrywać w znacznie szerszym zakresie, czyli zadając pytanie, co może stać się z Ziemią, gdy o człowieku nie będzie już nikt pamiętał, a Słońce wejdzie w zaawansowaną fazę ewolucji? Do tego czasu, czyli w ciągu kilku miliardów lat, Ziemię może spotkać bardzo dużo „przygód”. Może dojść do zderzenia, i to niejednokrotnie, z dużą asteroidą czy kometą. Aktywność tychże obiektów może być wynikiem zaburzeń grawitacyjnych w okolicy Układu Słonecznego. A te może wywołać fakt, że Słońce przemierza galaktykę, obiegając jej centrum w ciągu około 250 milionów lat, co pewien czas napotykając inne skupiska materii. Mówiąc inaczej, materia w Drodze Mlecznej nie porusza się tak jak ciało stałe. Pewne obiekty poruszają się szybciej, inne wolniej. Nawet bez tych zjawisk, sama planeta będzie się zmieniała - mamy ruch płyt kontynentalnych, a obecny wygląd lądów i oceanów to tylko „chwilowy” wygląd Ziemi.

W końcu jednak to Słońce odegra deterministyczną rolę. Nawet jeśli Ziemia za kilka miliardów lat będzie miała powierzchnię zdolną do podtrzymania życia, to rozszerzające się Słońce pochłonie ją podobnie jak i Marsa, już wcześniej podnosząc jej temperaturę do poziomu nieakceptowalnego przez takie formy życia jak człowiek. Być może będzie wtedy istniała cywilizacja, która zdoła zabezpieczyć powierzchnię Ziemi przed spopieleniem. Jeśli Ziemia będzie pozostawiona sama sobie, to wchłonięcie Ziemi przez Słońce olbrzyma nie musi jej zniszczyć, choć kompletnie ją zdewastuje. Istnieje jednak ryzyko, że destrukcja planet w Układzie Słonecznym jest procesem, od którego nie da się uciec.

Ziemia, gdy Słońce stanie się białym karłem

Biały karzeł to w zasadzie odsłonięte jądro gwiazdy, która w ostatnim etapie ewolucji jako olbrzym odrzuciła swoją zewnętrzną powłokę. Jest to bardzo gęsty obiekt, który ma masę porównywalną z masą Słońca, a jednocześnie rozmiar podobny do rozmiaru Ziemi. Układy planetarne, które dotrwały do tego czasu, mogą wyglądać komicznie, gdyż centralny masywny obiekt jest niewielki w porównaniu do obiegających go planet.

Wizualizacja białego karła i porównanie rozmiaru do planety subneptunowej oraz dzisiejsza Ziemia dla porównania skali. (źródło: NoirLab/NASA)

Biały karzeł jest na początku gorący, a z czasem stygnie. I to właśnie emisja termiczna, a nie reakcje jądrowe, są źródłem energii w przypadku tego obiektu. Ziemia byłaby więc początkowo dość mocno ogrzewana, a potem w miarę stygnięcia białego karła ochładzałaby się i w końcu zamroziła. Ponieważ białe karły stygną znacznie dłużej niż istniały gwiazdy (nawet dłużej niż obecny wszechświat), z których powstały, taki układ białego karła z obiegającymi go martwymi planetami mógłby istnieć bardzo długo. Zakładamy, że nie jest to układ podwójny gwiazd, bo wtedy w grę wchodzi nawet opcja supernowej.

Los Ziemi w takiej bardzo odległej przyszłości mogłaby znacznie szybciej (niż smierć termiczna w skali lokalnej) przypieczętować bardzo duża grawitacja białego karła. W międzyczasie Ziemia lub inne istniejące dziś w Układzie Słonecznym planety lub ich pozostałości, mogłyby migrować w pobliże centralnego obiektu. W pewnym momencie znalazłyby się tak blisko białego karła, że wywierane przez niego siły pływowe rozerwałyby planetę na szczątki. Te opadłyby na powierzchnię białego karła. Taki mógłby być teoretycznie koniec Ziemi. Ten pogląd znalazł ostatnio silny argument za w postaci zjawisk, które obserwujemy do wielu dekad w mgławicy Ślimak.

Co takiego dzieje się w mgławicy Ślimak?

Mgławica Ślimak (NGC 7293) odległa o około 650 lat świetlnych znajduje się w konstelacji Wodnika. Jest widoczna na naszym niebie jesienią. Ma jasność 7,6 magnitudo, co czyni ją wdzięcznym obiektem do obserwacji przez lornetkę lub lunetę (choć wymaga ciemnego nieba i dobrej jakości optyki), a jeszcze ciekawszy, gdy uda się nam ją sfotografować.

Mgławica Ślimak na kompozytowym zdjęciu łączącym obserwacje w promieniowaniu rentgenowskim, ultrafiolecie, świetle widzialnym i podczerwieni. (fot: rentgen: NASA/CXC/SAO/Univ Mexico/S. Estrada-Dorado; ultrafiolet: NASA/JPL; światło widzialne: NASA/ESA/STScI (M. Meixner)/NRAO (T.A. Rector); podczerwień: ESO/VISTA/J. Emerson; przetwarzanie: NASA/CXC/SAO/K. Arcand)

W jej środku znajduje się biały karzeł (oznaczony numerem WD 2226-210), pozostałość po zdarzeniu sprzed około 11 tysięcy lat, gdy macierzysta gwiazda odrzuciła swoje zewnętrzne warstwy, tworząc mgławicę planetarną. Ma ona dziś rozmiar około 2,5 roku świetlnego. Od ponad 40 lat teleskopy rentgenowskie wykrywają silne promieniowanie od białego karła. Wedle naszej wiedzy, białe karły, takie jak ten w mgławicy Ślimak, nie powinny tak silnie świecić w promieniowaniu rentgenowskim.

Obserwacje z teleskopów Chandra i XMM-Newton (oba wyniesione na orbitę wokółziemską w 1999 r.) dają silną podstawę, by rozstrzygnąć zagadkę źródła emisji ze strony karła. Zdaniem Sandino Estrada-Dorado z Narodowego Uniwersytetu Autonomicznego w Meksyku, "źródłem promieniowania jest materia pochodząca z rozrywanej planety, która ulega rozgrzaniu i opadając na białego karła, świeci w zakresie rentgenowskim". Wykryte zmiany w sygnale z okresem niespełna 3 godzin sugerują, że niszczona planeta o rozmiarach podobnych do Neptuna obiega karła w bardzo niewielkiej odległości. Jest też możliwość, że w układzie była wcześniej jeszcze większa planeta, zbliżona rozmiarem do Jowisza, która uległa destrukcji. Znacznie masywniejsze obiekty, w tym niewielkie gwiazdy, z których wysysana materia jest akreowana na białego karła, są zdaniem naukowców mniej prawdopodobnym wytłumaczeniem obserwacji. Wywołałyby inny sygnał w obserwacjach.

Odkrycia w mgławicy Ślimak nie determinują oczywiście ostatecznego losu Ziemi jako planety, jednak pokazują niezbicie, że jej historia może potoczyć się zaskakującymi ścieżkami. Szczególnie, gdy jest na to wiele miliardów lat. Przypadek białego karła w mgławicy Ślimak nie jest jedynym, który astronomowie próbują wyjaśnić w ten sposób. Są jeszcze dwa inne układy w galaktyce i to niezwiązane z obiektami mgławicowymi, w których białe karły również mogą wysysać materię w z obiegających je planet. 

Źródło: NASA, scitechdaily, inf. własna