(Immagine: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
La maggior parte dei pianeti può esistere per molto, molto tempo, ma non può durare per sempre. Le stelle affamate e i vicini planetari violenti possono distruggere completamente un mondo, mentre gli impatti e l'eccessivo vulcanismo possono rendere sterile un mondo abitabile spogliando il pianeta dalla sua acqua. Ci sono anche molti modi teorici che potrebbero significare la fine di un pianeta ma non lo sono, per quanto ne sappiamo.
"I pianeti muoiono continuamente nel nostro quartiere galattico", scrisse Sean Raymond, un modellista planetario presso il Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux a Bordeaux, in Francia, nel suo serie di blog su come muoiono i pianeti. Raymond ha studiato una miriade di modi in cui i pianeti potrebbero raggiungere la loro fine. Sebbene non tutti i pianeti muoiano, la maggior parte alla fine trova la strada per l'obitorio planetario.
Catastrofe climatica
Il ciclo climatico terrestre svolge un ruolo importante nel garantire che il pianeta non sia né troppo caldo né troppo freddo per sostenere la vita. Ma non ci vuole molto perché il clima in un mondo roccioso come la Terra venga espulso dalla botta, innescando eventi che portano a un pianeta incredibilmente caldo o un mondo di palle di neve.
Sulla Terra, la temperatura è regolata dalla quantità di anidride carbonica nell'atmosfera. Anidride carbonica e altro gas a effetto serra nell'atmosfera (come acqua, metano e protossido di azoto) fungono da coperta, mantenendo caldo il pianeta rallentando la quantità di radiazione solare che fuoriesce nello spazio. Quando l'anidride carbonica si accumula nell'atmosfera, riscalda la superficie del pianeta, facendolo piovere di più. La pioggia rimuove quindi parte dell'anidride carbonica dall'atmosfera e la deposita nelle rocce carbonatiche sul fondo del mare, e il pianeta inizia a raffreddarsi.
Se l'anidride carbonica si accumula nell'atmosfera più velocemente di quanto possa essere riassorbita nelle rocce, a causa di qualcosa come una maggiore attività vulcanica, ad esempio, può innescare un effetto serra in fuga. Le temperature possono salire al di sopra del punto di ebollizione dell'acqua, il che può essere un problema per sostenere la vita, visto che tutta la vita come la conosciamo richiede acqua. L'aumento delle temperature può anche consentire all'atmosfera di sfuggire allo spazio, rimuovendo lo scudo protettivo che devia le radiazioni dal sole di un pianeta e da altre stelle.
"Il riscaldamento in serra è un dato di fatto per la vita di un'atmosfera, e in una certa misura desiderabile", ha scritto Raymond. "Ma le cose possono sfuggire di mano."
Il calore non è l'unico modo in cui il clima può diventare mortale. Quando un pianeta diventa abbastanza freddo, quel corpo si trasforma in a mondo delle palle di neve, un oggetto roccioso coperto di ghiaccio. Il ghiaccio e la neve sono luminosi e riflettono gran parte del calore di una stella nello spazio, facendo raffreddare ulteriormente il mondo. In un mondo con vulcani di superficie, le eruzioni possono scaricare l'anidride carbonica e altri gas nell'atmosfera, riscaldando il mondo. Ma se le condizioni della palla di neve si verificano su un pianeta privo di tettonica a zolle - e quindi vulcani - il mondo potrebbe essere permanentemente bloccato in uno stato di palla di neve.
Secondo Raymond, tutti i pianeti potenzialmente letali corrono il rischio di catastrofe climatica, che può rendere un pianeta inabitabile ma non distruggerlo completamente.
Lava o vita
Il rimorchiatore dei mondi vicini può attirare l'orbita di un pianeta, il che mette sotto pressione l'interno del pianeta e aumenta il calore dello strato intermedio della Terra, il mantello. Quel calore deve trovare un modo per sfuggire e il metodo più tipico è attraverso un vulcano.
L'attività vulcanica può influenzare in modo significativo l'ambiente di un pianeta. Secondo il Università Corporation per la ricerca atmosferica, le particelle di gas e polvere gettate nell'atmosfera da un vulcano possono influenzare l'atmosfera di un pianeta, raffreddando il pianeta e ombreggiandolo dalle radiazioni in arrivo. Nel 1815, l'eruzione di Monte Tambora, la più grande eruzione della storia registrata della Terra, ha sollevato così tanta cenere che ha abbassato le temperature globali, rendendo il 1816 il cosiddetto "anno senza estate".
I vulcani possono anche causare l'effetto opposto - il riscaldamento globale - mentre rilasciano gas serra nell'atmosfera. Eruzioni vulcaniche frequenti e di grandi dimensioni potrebbero innescare un effetto serra in fuga che trasformerebbe un mondo abitabile come la Terra in qualcosa più come Venere.
Non dobbiamo cercare lontano un esempio di vita reale di un mondo vulcanico. Luna di Giove Io è il corpo più vulcanicamente attivo nel sistema solare, con centinaia di vulcani che esplodono continuamente. Se la Terra fosse trascinata tanto quanto Io è trascinata dalla forza gravitazionale di Giove, la Terra avrebbe un'attività vulcanica 10 volte maggiore di Io, secondo Raymond.
Calamità della cometa
Gli asteroidi rocciosi e le comete ghiacciate sono "briciole" planetarie che possono causare problemi significativi ai loro mondi vicini, specialmente quando vengono lanciate dai giganti del ghiaccio e del gas.
Mentre i pianeti si stabiliscono nelle loro orbite finali, i loro rimorchiatori gravitazionali possono spostare asteroidi e comete. Alcuni possono essere spinti nella periferia del sistema planetario, mentre altri sono scagliati verso l'interno, finendo per scontrarsi con mondi rocciosi, dove la vita potrebbe cercare di evolversi.
Nel nostro sistema solare esterno, i movimenti finali di Nettuno quando si stabilirono nella sua orbita permanente spinse verso l'interno più comete, facendole passare da un pianeta all'altro fino a raggiungere Giove. Giove lanciò alcuni di questi corpi ghiacciati verso l'esterno, ma altri furono scagliati verso l'interno verso la Terra durante un periodo noto come Bombardamento tardivo pesante.
Oggi la Terra accumula costantemente circa 100 tonnellate (90 tonnellate) di materiale interplanetario ogni giorno sotto forma di polvere. Gli oggetti più grandi di circa 100 metri si schiantano in superficie solo una volta ogni 10.000 anni, mentre i corpi più grandi di 1/3 di un miglio si schiantano solo una volta ogni 100.000 anni, secondo la NASA Center for Near Earth Objects Studies.
Quando i pianeti giganti lanciano queste briciole distruttive verso il sole, le collisioni aumentano e gli impatti si verificano più spesso. Gli oggetti di medie dimensioni possono gettare polvere e detriti nell'atmosfera, interferendo con i processi atmosferici. Gli impatti giganti possono causare effetti ancora più terribili, non solo a causa della devastazione al punto zero, ma anche perché possono lanciare abbastanza detriti da causare un impatto invernale, gettando il pianeta in una mini era glaciale. Con abbastanza impatti scatenati di seguito, gli effetti climatici potrebbero costruirsi l'uno sull'altro fino a rendere alla fine il mondo inabitabile.
Sulla base delle osservazioni degli avanzi planetari trovati attorno ad altre stelle, Raymond calcolò che circa 1 miliardo di pianeti simili alla Terra nella galassia alla fine sarebbero stati distrutti da un bombardamento di asteroidi.
Un cattivo fratello maggiore
Come l'oggetto più massiccio del sistema solare dopo il sole, Giove si comporta come un fratello maggiore protettivo, proteggendo i pianeti rocciosi più piccoli dai detriti e probabilmente i giganti di altri mondi svolgono lo stesso ruolo. Ma se un gigante gassoso come Giove dovesse diventare instabile, potrebbe avere un effetto devastante sui mondi più piccoli che lo circondano.
Dopo che si formano le stelle, il disco di materiale residuo dà origine ai pianeti. I rimorchiatori gravitazionali del gas e della polvere nel disco esercitano una forza sui pianeti e possono mantenere in linea i giganti del gas per i primi milioni di anni. Una volta sparito, tuttavia, i pianeti possono cambiare più facilmente le loro orbite. Poiché i pianeti giganti sono molto più piccoli dei loro fratelli rocciosi, le loro spinte gravitazionali possono fare una differenza significativa nel spostare le orbite dei pianeti più piccoli. Ma i grandi mondi non sono immuni; due pianeti giganti possono tirarsi l'uno contro l'altro e possono anche passare estremamente vicini l'uno all'altro. Secondo Raymond, questi giganti si scontrano raramente, fornendo invece calci gravitazionali tra loro. Alla fine, alcuni mondi potrebbero essere buttato fuori di orbita completamente e diventare consegnato a fluttuare nello spazio non collegato a nessuna stella.
Raymond ha calcolato che circa 5 miliardi di mondi rocciosi sono stati distrutti dai giganti del gas. La maggior parte della distruzione è probabilmente avvenuta subito dopo la formazione dei pianeti. Tuttavia, una manciata probabilmente accadde più tardi nella vita del sistema, dopo che la vita ebbe il tempo di evolversi. Se solo l'1% dei giganti gassosi diventasse instabile più tardi nella loro vita planetaria, è possibile che 50 milioni di sistemi planetari abbiano distrutto mondi abitati lanciandoli nella loro stella.
Snack Stellare
Come i pianeti, le stelle possono finire e la loro trasformazione può avere effetti drastici sui pianeti che li orbitano attorno.
Stelle nane rosse, ad esempio, potrebbero essere necessari più di 100 milioni di anni per raggiungere la loro luminosità a lungo termine, dieci volte più a lungo del nostro sole. I pianeti che orbitano attorno a una nana rossa possono trovarsi nella zona abitabile per alcuni milioni di anni, ma man mano che la stella diventa più luminosa, qualsiasi acqua di supporto vitale può evaporare a temperature più elevate.
Ma i pianeti in orbita attorno a una nana rossa e calda potrebbero ancora sostenere la vita. "Non sappiamo se questo processo prosciuga completamente i pianeti o si spoglia semplicemente di alcuni strati esterni dell'oceano", ha scritto Raymond. "Se un pianeta ha abbastanza acqua intrappolata al suo interno (si pensa che la Terra abbia un paio di volte la sua superficie d'acqua nel mantello), allora potrebbe resistere alla perdita dei suoi oceani superando in seguito quelli nuovi. È una complessa interazione tra geologia e astronomia e il risultato è sconosciuto - per ora ". Stimato Raymond che 100 miliardi di pianeti potrebbero essere stati prosciugati dal loro nano rosso.
Le stelle simili al sole danno ai pianeti abitabili più tempo per aggrapparsi all'acqua, dando una possibilità alla vita. Ma anche la temperatura del sole sta cambiando, illuminandosi lentamente per miliardi di anni. Tra un miliardo di anni, disse Raymond, il pianeta non sarà più nella zona abitabile; l'acqua non rimarrà più liquida sulla superficie terrestre. Invece, il pianeta subirà un rapido effetto serra e finirà per sembrare Venere.
Quando una stella simile al sole raggiunge i 10 miliardi di anni, esaurirà l'idrogeno e si espanderà in un luogo tra le 100 e le 200 volte la sua dimensione attuale. (Il nostro sole ha 4,5 miliardi di anni, quindi abbiamo del tempo prima che ciò accada.) Nel sistema solare, Venere e Mercurio avranno inghiottito dalla stella, mentre la gravità mutevole del sole spingerà Marte e i pianeti esterni più lontano. La Terra è al limite e potrebbe subire entrambi i destini. Circa 4 miliardi di mondi rocciosi sono probabilmente consumati da una stella che si illumina lentamente.
Le stelle più massicce esplodono dentro supernova infuocata dopo una durata relativamente breve di pochi milioni di anni. Non sono stati trovati pianeti attorno a queste stelle massicce, ma ciò potrebbe essere dovuto al fatto che ci sono così poche stelle enormi da cercare e gli esopianeti sono ancora difficili da trovare, scrisse Raymond. Ad ogni modo, qualsiasi pianeta attorno a queste stelle giganti sarà probabilmente distrutto dalla morte esplosiva della stella.
Questo articolo è stato ispirato dalla serie dell'astronomo Sean Raymond su Come muoiono i pianeti.
Risorse addizionali:
- Scopri di più sull'evoluzione planetaria su Blog PlanetPlanet di Sean Raymond.
- Leggi di più sul "briciole" planetarie che raggiungono la Terra, da The Center for Near Earth Objects.
- Ulteriori informazioni sulle differenze tra diversi tipi di stelle.
