Žijeme na malej zelenej planéte, kde jediný mesiac obieha žltú hviezdu s niekoľkými menej vítajúcimi kameňmi v okolí a ešte menej privítacimi plynnými guľami o niečo ďalej, ktoré sú pomenované podľa všetkých druhov mýtických božstiev. Keď skúmame čoraz vzdialenejšie oblasti vesmíru, beznádejne sa snažíme nájsť iné hviezdne systémy, ktoré by mohli obsahovať príjemné svety, v ktorých by sme mohli žiť. Tým, že si uvedomíme tieto pokusy a uvedomíme si, aké šťastie máme v našom systéme, môžeme medzitým preskúmať ďalšie možné a šialené scenáre o tom, aký by bol rozdiel v našej slnečnej sústave. Poznámka pre moderných riaditeľov. Čo…
… keby Mars nestratil svoje magnetické pole
Mars mal kedysi sľubnú atmosféru, keď bolo teplé, vlhké a plné oxidu uhličitého. Zmizla, keď Červená planéta stratila magnetické pole asi pred 3,6 miliardami rokov, čo umožnilo Slnku beztrestne odfúknuť atmosféru slnečným vetrom. Podľa kozmických štandardov sa to stalo veľmi rýchlo - väčšina atmosféry zmizla za pár stoviek miliónov rokov po vypnutí magnetického poľa. Atmosféra Marsu dnes tvorí zhruba 1% zemskej atmosféry na hladine mora a slnečné vetry ju aj naďalej hltajú rýchlosťou asi 100 gramov za sekundu.
Vieme, že táto planéta mala kedysi magnetické pole, pretože na jej povrchu stále existujú magnetizované horniny. Niektorí veria, že magnetické pole sa stratilo v dôsledku silného bombardovania asteroidmi, ktoré narušilo tok tepla vo vnútri Marsu, ktorý vytvára magnetické pole. Keby sa tak nestalo, Mars by si zachoval svoje primitívne oceány a možno by bol ďalším zdrojom života v našej slnečnej sústave.
Ďalšia teória naznačuje, že staré magnetické pole môže pokryť iba polovicu planéty, čím spochybňuje jeho dlhodobú životaschopnosť. Pochopenie zloženia vnútorného jadra Marsu pomôže odpovedať na túto otázku. Na Zemi tečie tekuté železo okolo horúceho, tvrdšieho jadra, ktoré udržuje naše ochranné magnetické pole na svojom mieste. Keby mal Mars iba roztavené jadro, mohla by sa strata vysvetliť.
… ak Zem nemá Mesiac
Propagačné video:
Predpokladá sa, že asi pred 4,5 miliardami rokov na Zemi narazilo planetárne embryo s veľkosťou Marsu (zvané Theia), z ktorého vyhodilo dostatok materiálu na vytvorenie nášho mesiaca. Slapové účinky Mesiaca mohli ovplyvniť skorý vulkanizmus a zvýšiť počet meteoritov, ktoré klesajú, aby zničili skorý život. Niektorí sa však domnievajú, že život sa prvýkrát objavil pri hlbokomorských hydrotermálnych prieduchoch v procese, ktorý by mohol pozitívne ovplyvniť prílivový prúd.
Rýchly lunárny príliv, keď bol Mesiac bližšie k Zemi, mohol vytvoriť plytké slané more, v ktorých sa fragmenty protonukleových kyselín viažu pri slabých tokoch a pri silných tokoch sa rozkladajú, čo nakoniec vedie k tvorbe DNA. Podľa paleobiológa Brucea Liebermana „život sa mohol nakoniec vytvoriť bez prílivu a odlivu. Rodokmeň, ktorý viedol k vzniku človeka, má však korene v prílivoch. ““
Je pravdepodobné, že prílivové prúdy napomáhali prenosu tepla z rovníka na póly, čo znamená, že vek ľadu by bol bez Mesiaca menej vážny a znížil by vývojové tlaky na život. Keby sa život vyvíjal na Zemi bez Mesiaca, pravdepodobne by v priebehu času prešiel menším počtom zmien a prišiel by k menšej rozmanitosti. Dĺžka dňa by bola iná aj bez Mesiaca, čo pomohlo spomaliť rotáciu Zeme zo šiestich na dvadsaťštyri hodín a tiež stabilizovalo náklon Zeme, a teda aj ročné obdobia. Akýkoľvek život vyvíjajúci sa na svete bez mesiaca by zažil extrémne krátke dni a noci a pravdepodobne aj výraznejšie klimatické zmeny.
V prípade neprítomnosti mesiaca by formy života stratili mesačný svit, ktorý im pomáha zostať aktívny v noci, ovplyvňuje nočné dravce a podporuje rozvoj nočného videnia. Kultúrny život akýchkoľvek vnímajúcich druhov by zostal bez vplyvu mesiaca.
… keby Zem mala krúžky
Po zrážke s nestabilnou planétou Theia Zem krátko získala prstene, ktoré sa nakoniec zlúčili s Mesiacom. Stalo sa to preto, lebo trosky ležali mimo Rocheovho limitu, kde gravitačné sily roztrhali akýkoľvek vznikajúci prírodný satelit. Keby bol malý mesiac alebo satelit príliš blízko gravitačným ťahom Zeme, prasklo by to s následným vytvorením trvalého prstenca.
Saturn má krúžky ľadu, ktoré by sotva vydržali dlho, keby boli tak blízko Slnka ako sme my, ale teoreticky by kamenné kamene mohli prežiť, hoci by sa líšili od prstencov Saturn. Účinok by bol zrejmý, pretože tiene vrhané prstencami by viedli k chladným zimám a zníženiu slnečného svetla v oboch polokouli. Keby sa za takýchto podmienok vytvoril inteligentný život, prstene by zasahovali do rozvoja pozemnej optickej astronómie. Výrazne by tiež skomplikovali vesmírne cestovanie a satelity v dôsledku vesmírnych trosiek.
Takéto prstene budú vyzerať inak v závislosti od oblasti Zeme, z ktorej boli prezerané - tenká čiara na oblohe nad Peru, silný oblúk na polceste v Guatemale, 180 stupňov atmosféry v Polynézii a všadeprítomná žiara na obzore na Aljaške. Dá sa len špekulovať o tom, ako by starodávni ľudia vo svete začlenili tieto úžasné druhy do svojej mytológie a kozmológie.
… keby bol Jupiter hviezdou
Najväčšia planéta v slnečnej sústave by sa podľa niektorých mala stať hviezdou, hnedým trpaslíkom, ale postrádala malú hmotu. (Iní si myslia, že na to musí byť Jupiter trinásťkrát väčší.) Keby sa Jupiter stal hviezdou, bola by matná a vzdialená, trochu jasnejšia ako Venuša. Takáto hviezda by nevytvorila dostatok svetla alebo tepla a bola by päťkrát ďalej od Zeme ako Slnko, takže (našťastie) by nemala vplyv na vývoj života na Zemi.
Premena Jupitera na hviezdu nie je tak jednoduchá, zložitejšia ako len zapálenie planéty. Keďže je Jupiter väčšinou tvorený vodíkom, na jeho zapálenie ho budete musieť pokryť polovicou kyslíka v objeme Jupitera: výsledkom je voda. Potrebujeme však hviezdu, nie veľký horák. Na začatie fúzie, ako je slnko, je potrebné viac vodíka. Trvalo by ďalších 13 Jupiterov pre hnedého trpaslíka, 79 pre červeného trpaslíka a 1 000-krát viac Jupiterov pre hviezdu veľkosti slnka.
Simulácie však ukázali, že zväčšenie veľkosti Jupitera na veľkosť slnka spôsobí chaos v slnečnej sústave. Satelity vonkajších planét budú lietať z obežných dráh rôznymi smermi a pás asteroidov bude úplne zničený. A zatiaľ čo Merkúr a Venuša zostanú takmer nedotknuté, Zem nakoniec narazí na inú planétu alebo obieha bližšie k Slnku.
… ak sa Zem otočí opačným spôsobom
Najviditeľnejším efektom spätnej rotácie Zeme by bolo, že Slnko stúpa na západe a zapadá na východe, ale to nie je všetko. Podľa astrofyzika Kevina Lumana z University of Pennsylvánia „Zem sa týmto spôsobom točí, pretože sa narodila. Keď bolo Slnko novonarodená hviezda, bola okolo nej celá hromada plynu a prachu, ktoré sa točili vo veľkej diskovitej štruktúre. “Jedinou planétou, ktorá sa otáča opačným smerom, je Venuša, čo bolo s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobené kolíznymi miliardami rokov. Opakovanie takéhoto procesu so Zemou pravdepodobne vylúči pozorovateľov na dlhé letá.
Aj keď k tomu dôjde na príkaz kúziel alebo cudzincov, následky budú veľmi vážne. Coriolisov efekt, ktorý určuje, ako sa rotácia Zeme prenáša na správanie vetra, sa úplne zmení. Obchodné vetry budú čeliť opačným smerom, čo povedie k zmene klímy v mnohých regiónoch. Bude to mať vplyv najmä na Európu, keď sa teplý vietor fúkajúci cez Atlantický oceán z Mexického zálivu nahradí sibírsky studený vietor z východu.
Na iných miestach na Zemi môže byť zmena rotácie výhodnejšia. V severnej Afrike sa zrážky zvýšia a množstvo riečnej vody vstupujúcej do Stredozemného mora ju prakticky zmení na sladkovodné jazero. Teplý vzduch bude poslaný do severného Tichého oceánu a južného Atlantiku, čím sa Aljaška, ďaleký východné Rusko a časti Antarktídy stanú pre život atraktívnejšie.
… ak by sme zmenili miesto s Marsom
Ak dôjde k preusporiadaniu Zeme a Marsu, účinky budú celkom zaujímavé: marťanské teploty stúpajú, polárne čiapky sa topia, plyny sa budú uvoľňovať z pôdy a klíma bude takmer taká teplá ako teraz na Zemi. Na druhú stranu bude Zem oveľa chladnejšia. Viac problémov bude vyplývať z destabilizácie vnútornej slnečnej sústavy v dôsledku účinku obežných dráh planét na seba.
Planetárny fyzik Renu Malhotra z Arizonskej univerzity uskutočnil simulácie, ktoré preukázali závažnú destabilizáciu planétových obežných dráh. Pokúsila sa ignorovať výsledky Merkúra, ale všetko viedlo k tomu, že Mars bol vyhodený zo slnečnej sústavy. Ďalšie simulácie ukázali, že Zem a Mars získajú nestabilné obežné dráhy vplyvom Jupitera. To naznačuje, že obežná situácia vnútornej slnečnej sústavy je dosť nestabilná, čo spochybňuje návrhy niektorých futuristov na posunutie Marsu bližšie k Slnku.
Je pozoruhodné, že ak by fungovala takáto orbitálna mechanika, Zem by dokonale vymieňala miesta s Venušou. Štúdia ukázala, že Zem alebo pozemská planéta by mohla byť potenciálne obývateľná na obežnej dráhe Venuše, ktorej poloha sa zvyčajne odhaduje o niečo bližšie k Slnku, ako je potrebné pre život. Napriek zdvojenému slnečnému žiareniu by oblačná pokrývka udržiavala povrchovú teplotu v prijateľných medziach.
… ak by sme žili v strede alebo na okraji galaxie
Zdá sa, že žijeme v dosť nudnom sektore Mliečnej dráhy, ďaleko od zhonu galaktického centra. Keby sme boli v strede galaxie, nočná obloha by bola oveľa jasnejšia s partiou jasných (ako Venuša) hviezd, pretože hviezdy v jadre sú oddelené niekoľkými svetelnými týždňami, nie rokmi. Hustota hviezd v blízkosti centra je 10 miliónov hviezd na kubický parsec, z 0,2 v našom slabom segmente. V blízkosti je tiež veľa supernov a obrovská čierna diera, ale čo môžete urobiť, život v meste je taký.
Medzitým, keby sme boli bližšie k okraju Mliečnej dráhy, takmer nič by sa nezmenilo, ak by vôbec vôbec vznikol život. Hviezdne systémy na okraji galaxií majú nižšiu úroveň metalicity, to znamená, že majú menej prvkov ťažších ako vodík a hélium. Klesajúce hladiny kovových prvkov znamenajú, že sa plynové giganty ako Jupiter, ktoré sa pomaly zhromažďujú okolo pevných jadier, objavia menej. Pretože plynové giganty nebudú zasiahnuté, pevné svety budú zraniteľnejšie voči dopadu kométy. Okrem toho bude nočná obloha Zeme na okraji galaxie nudná a prázdna.
Život na predmestí môže mať tiež pozitívne aspekty. Niektorí veria, že podmienky života zapadajú do radu kľúčových podmienok, ktoré sú splnené iba v pomerne úzkom rozmedzí známom ako galaktická obývateľná zóna. V roku 2001 Guillermo Gonzalez uviedol, že časté supernovy a vysoké úrovne žiarenia, ktoré sú súčasťou galaktického centra, bránia vzniku života. Posledné štúdie tvrdia, že tento argument je dosť skeptický, pretože časté sterilizácie supernov by boli vyvážené vyššími šancami na rozvoj života.
… ak boli dve slnka
V roku 2011 astronómovia pozorovali prvú známu planétu v dvojhviezdnom systéme, známom tiež ako planéta s viacerými obežnými dráhami, nazývaná Kepler-16b. Alan Boss, astrofyzici z Carnegieho ústavu vedy, sa pýtal, ako bude vyzerať Zem v takýchto podmienkach. Povedal: „Mierne chladno. Hoci je bližšie k svojim hviezdam ako Zem, nie sú tieto hviezdy také jasné, takže teplota na planéte bude iba -73 stupňov Celzia. Keby sme nahradili naše Slnko týmito hviezdami, boli by sme ešte chladnejšie, pretože sme ďalej od Slnka ako táto Tatooine. ““
Nie všetky binárne systémy sú samozrejme rovnaké a niektoré situácie sú vhodnejšie na rozvoj života. Výskum predstavený na 223. stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti v roku 2014 ukázal, že niektoré binárne hviezdne systémy môžu byť pre rozvoj života priaznivejšie ako jednotné hviezdne systémy. Spárované hviezdy, ktorých rotácia bola synchronizovaná, znížia vzájomné slnečné žiarenie a hviezdne vetry, ktoré často vyčistia atmosféru planét a mesiacov.
Štúdia astrofyzika Paula Masona ukázala, že hviezdy obiehajúce okolo seba počas 10 až 60 dní Zeme budú vyvíjať prílivové sily, ktoré znižujú rotáciu a znižujú hviezdne vetry, ktoré by mohli potenciálne rozšíriť rozsah potenciálne obývateľných zón v systéme kombináciou svetla z dvoch hviezd namiesto jednej. Mason pripustil, že s dvoma slnkami by Venuša mohla zachovať svoju vodu a Zem by bola vlhkejším svetom.
… ak slnko zmizlo
Napriek obavám zo staroveku Slnko nezmizne náhle a taký scenár je, pokiaľ vieme, fyzicky nemožný. Keby sa to však stalo, Zem by okamžite nezmrazila. Ak zostaneme na obežnej dráhe na vychladnutej a mŕtvej zadke jednej milovanej hviezdy, teploty klesnú pod -17 stupňov Celzia za týždeň a do -73 stupňov za rok. Bez fotosyntézy bude rastlinný život rýchlo miznúť, rovnako ako všetok ďalší život, keď oceány zamrznú.
Horné vrstvy ľadu izolujú hlboké vody a bránia zmrznutiu oceánov stovky tisíc rokov, takže niektoré formy oceánskeho a geotermálneho života môžu prežiť. Strašidelný, ale stromy budú stáť niekoľko ďalších desaťročí, vďaka ich pomalému metabolizmu a zásobám cukru. Najlepším miestom na prežitie ľudí by boli jadrové ponorky alebo obydlia postavené v krajinách bohatých na geotermálnu energiu, ako je Island.
Okrem smrti chladom existujú aj ďalšie výhody pre život vo svete bez slnka. Riziko slnečných erupcií sa zníži, zlepšia sa satelitné komunikácie a podmienky pre astronómov.
Ale vo všeobecnosti by to bolo samozrejme lepšie na slnku. Aj keď Slnko odstránite na sekundu bez gravitácie Slnka, všetky objekty v slnečnej sústave namiesto kruhovej obežnej dráhy pôjdu v priamke. O sekundu neskôr, keď sa Slnko vráti, bude všetko od plynových gigantov po kozmický prach v nových obežných dráhach, z ktorých niektoré budú nestabilné. Na sekundu tiež zmizne heliosféra, ktorá chráni slnečnú sústavu pred mimosolárnym žiarením. Druhá bez štítov umožní prenikaniu vonkajšieho žiarenia zvonka, čo povedie k výskytu aurorov po celom svete, k narušeniu satelitov a energetických sietí, prípadne k sterilizácii Zeme.
… ak sa Zem stretne s čiernou dierou
Takmer každé zvedavé dieťa v tomto vesmíre uvažovalo o účinkoch, ktoré by mohla mať čierna diera na Zemi alebo aspoň na ľudí, ktorí tu žijú. Frank Hale zo Stanfordskej univerzity navrhol, čo by sa mohlo stať, keby čierna diera s veľkosťou mince, ktorá by mala približne rovnakú hmotnosť ako Zem, skončila v strede planéty. Nie, že Zem je nasávaná vesmírnym vysávačom, ale stále bude nejaký nepokoj.
Látka padajúca do čiernej diery bude veľmi horúca, spôsobí žiarenie a tlak na vytlačenie vonkajších vrstiev hmoty a spôsobí veľkolepý výbuch, ktorý vystrelil zo Zeme ako prehriata plazma. Zachovanie hybnosti zabezpečí, aby sa hmota Zeme rýchlejšie otáčala okolo čiernej diery a vytvorila narastací disk, ktorý obmedzí rýchlosť absorpcie Zeme. Zem sa zmení na rýchlo sa otáčajúce zrúcaniny, ale bude trvať nejaký čas, kým bude zjedená.
Menšia čierna diera nebude tak zlá. Predpokladá sa, že vesmír sa hemží pravekými čiernymi dierami s hmotnosťou ekvivalentnou malej hore. Tieto čierne diery sa skrývajú vo vnútri plynových gigantov a vedú k zrodeniu predčasných supernov. Ak takáto čierna diera narazí na Zem vysokou rýchlosťou, môže cez ňu len preletieť. Takáto zrážka bude mať za následok uvoľnenie energie ekvivalentné výbuchu tony TNT, ale bude sa natahovať po celej dĺžke dráhy, takže si to takmer nikto nevšimne. Prechod takejto čiernej diery cez Zem však zostane pozadu „dlhá trubica materiálu silne poškodeného žiarením, ktorá zostane rozpoznateľná v geologickom čase“.
Veci by boli tmavšie, ak by sa slnečná sústava zrážala so supermasívnou čiernou dierou s hmotnosťou miliónkrát väčšou ako slnko, ktorá by bola pravdepodobne vyvrhnutá gravitáciou dvoch zrážajúcich sa galaxií. Astronóm Christopher Springob verí, že by sme mali podozrenie, že niečo nie je v poriadku, keď sa čierna diera priblížila k 1000 svetelných rokov od slnečnej sústavy. Potom by nám zostalo len pár tisíc rokov, aby sme sa pripravili na jej príchod, potom táto čierna diera významne naruší obežnú dráhu planét a zahryzne do hviezdneho systému. Keď je čierna diera v priebehu svetelného roka, jej gravitácia roztrhne svet tak, aby bola Zem dobre prežúvaná, než bude nakoniec prehltnutá.
Alebo nie. Samir Mathur z Ohio State University verí, že má matematický dôkaz, že si možno ani nevšimneme, že nás jesť čierna diera.