(Ảnh: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
Hầu hết các hành tinh có thể tồn tại trong một thời gian dài, nhưng chúng không thể tồn tại mãi mãi. Những ngôi sao đói khát và những người hàng xóm hành tinh hung bạo có thể phá hủy hoàn toàn một thế giới, trong khi những tác động và núi lửa quá mức có thể khiến một thế giới có thể ở được vô trùng bằng cách tước đi hành tinh của nước. Cũng có rất nhiều cách lý thuyết có thể đánh vần sự kết thúc của một hành tinh nhưng theo như chúng ta biết.
"Các hành tinh chết mọi lúc ngay trong khu vực thiên hà của chúng ta", Sean Raymond, một nhà mô hình hành tinh tại Phòng thí nghiệm lao động tại vùng Bordeaux, Pháp, viết loạt blog về cách các hành tinh chết. Raymond đã điều tra vô số cách mà các hành tinh có thể đáp ứng kết thúc của chúng. Trong khi không phải tất cả các hành tinh đều chết, hầu hết cuối cùng cũng tìm được đường đến nhà xác hành tinh.
Thảm họa khí hậu
Chu kỳ khí hậu của trái đất đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hành tinh không quá nóng cũng không quá lạnh để duy trì sự sống. Nhưng nó không mất nhiều thời gian cho khí hậu trên một thế giới đá như Trái đất bị ném ra khỏi đòn đánh, gây ra các sự kiện dẫn đến một hành tinh cực kỳ nóng hoặc một thế giới bóng tuyết.
Trên trái đất, nhiệt độ được điều chỉnh bởi lượng carbon dioxide trong khí quyển. Carbon dioxide và khác khí nhà kính trong khí quyển (như nước, metan và oxit nitơ) hoạt động như một tấm chăn, giữ cho hành tinh ấm lên bằng cách làm chậm lượng bức xạ của mặt trời thoát ra ngoài không gian. Khi carbon dioxide tích tụ trong khí quyển, nó làm ấm bề mặt hành tinh, làm cho nó mưa nhiều hơn. Sau đó, mưa sẽ loại bỏ một phần carbon dioxide trong khí quyển và lắng đọng nó trong đá carbonate dưới đáy biển, và hành tinh bắt đầu lạnh dần.
Nếu carbon dioxide tích lũy trong khí quyển nhanh hơn nó có thể được tái hấp thu vào đá, vì một thứ như hoạt động núi lửa tăng lên, chẳng hạn, nó có thể gây ra hiệu ứng nhà kính chạy trốn. Nhiệt độ có thể tăng lên trên điểm sôi của nước, đây có thể là một vấn đề để duy trì sự sống, xem như tất cả sự sống như chúng ta biết nó cần nước. Nhiệt độ tăng cũng có thể cho phép khí quyển thoát ra ngoài không gian, loại bỏ lá chắn bảo vệ làm chệch hướng bức xạ khỏi mặt trời của một hành tinh và các ngôi sao khác.
"Hệ thống sưởi nhà kính là một thực tế của cuộc sống đối với một bầu không khí và mong muốn ở một mức độ nào đó", Raymond viết. "Nhưng mọi thứ có thể vượt ra khỏi tầm tay."
Nhiệt không phải là cách duy nhất khí hậu có thể gây chết người. Khi một hành tinh trở nên đủ lạnh, cơ thể đó biến thành thế giới bóng tuyết, một vật thể đá bao phủ trong băng. Băng và tuyết rất sáng và phản chiếu phần lớn sức nóng của một ngôi sao trở lại không gian, khiến thế giới hạ nhiệt hơn nữa. Trên một thế giới có núi lửa bề mặt, các vụ phun trào có thể thải carbon dioxide và các loại khí khác vào khí quyển, làm nóng thế giới trở lại. Nhưng nếu điều kiện bóng tuyết xảy ra trên một hành tinh thiếu kiến tạo mảng - và do đó, núi lửa - thế giới có thể bị khóa vĩnh viễn trong trạng thái bóng tuyết.
Theo Raymond, tất cả các hành tinh có khả năng mang sự sống đều có nguy cơ thảm họa khí hậu, có thể khiến một hành tinh không thể ở được nhưng không phá hủy hoàn toàn.
Dung nham hay cuộc sống
Sự giằng xé của các thế giới lân cận có thể kéo theo quỹ đạo của một hành tinh, gây áp lực lên phần bên trong của hành tinh và làm tăng sức nóng của lớp giữa Trái đất, lớp phủ. Sức nóng đó phải tìm cách thoát ra, và phương pháp điển hình nhất là thông qua một ngọn núi lửa.
Hoạt động núi lửa có thể ảnh hưởng đáng kể đến môi trường của một hành tinh. Theo Đại học Tổng công ty Nghiên cứu Khí quyển, các hạt khí và bụi được ném vào khí quyển bởi một ngọn núi lửa có thể ảnh hưởng đến bầu khí quyển của một hành tinh, làm mát hành tinh và che phủ nó khỏi bức xạ tới. Năm 1815, vụ phun trào Núi Tambora, vụ phun trào lớn nhất trong lịch sử được ghi nhận của Trái đất, đã ném rất nhiều tro đến mức hạ nhiệt độ toàn cầu, khiến năm 1816 được gọi là "năm không có mùa hè".
Núi lửa cũng có thể gây ra tác động ngược lại - sự nóng lên toàn cầu - khi chúng giải phóng khí nhà kính vào khí quyển. Các vụ phun trào núi lửa thường xuyên và lớn có thể gây ra hiệu ứng nhà kính tháo chạy, biến một thế giới có thể ở được như Trái đất thành một thứ gì đó giống như sao Kim.
Chúng ta không cần phải tìm kiếm một ví dụ thực tế về thế giới núi lửa. Mặt trăng của sao Mộc là cơ quan hoạt động núi lửa mạnh nhất trong hệ mặt trời, với hàng trăm ngọn núi lửa đang phun trào liên tục. Nếu Trái đất bị kéo mạnh như Io bị lực hấp dẫn của Sao Mộc, Trái đất sẽ có hoạt động núi lửa gấp 10 lần so với Io, theo Raymond.
Tai họa sao chổi
Các tiểu hành tinh đá và sao chổi băng giá là những "mảnh vụn" hành tinh có thể gây ra những vấn đề đáng kể cho thế giới láng giềng của chúng, đặc biệt là khi chúng bị những người khổng lồ băng và khí đốt.
Khi các hành tinh ổn định vào quỹ đạo cuối cùng của chúng, các lực hấp dẫn của chúng có thể di chuyển các tiểu hành tinh và sao chổi xung quanh. Một số có thể bị đẩy vào vùng ngoại ô của hệ thống hành tinh, trong khi những người khác bị đẩy vào bên trong, cuối cùng va chạm với thế giới đá, nơi cuộc sống có thể đang cố gắng phát triển.
Trong hệ mặt trời bên ngoài của chúng ta, các chuyển động cuối cùng của Sao Hải Vương khi nó định cư vào quỹ đạo vĩnh viễn của nó đẩy nhiều sao chổi vào bên trong, đưa chúng từ hành tinh này sang hành tinh khác cho đến khi chúng chạm tới Sao Mộc. Sao Mộc ném một số vật thể băng giá này ra bên ngoài, nhưng những cái khác bị đẩy vào bên trong Trái đất trong một khoảng thời gian được gọi là Ném bom hạng nặng.
Ngày nay, Trái đất liên tục tích lũy khoảng 100 tấn (90 tấn) vật liệu liên hành tinh mỗi ngày dưới dạng bụi. Các vật thể lớn hơn khoảng 330 feet (100 mét) chỉ rơi xuống bề mặt chỉ khoảng 10.000 năm một lần, trong khi các vật thể lớn hơn hai phần ba dặm (1 km) chỉ rơi xuống một lần sau mỗi 100.000 năm, theo NASA Trung tâm nghiên cứu vật thể gần trái đất.
Khi các hành tinh khổng lồ đang ném những mảnh vụn hủy diệt này về phía mặt trời, các vụ va chạm tăng đột biến và các tác động xảy ra thường xuyên hơn. Các vật thể có kích thước trung bình có thể ném bụi và mảnh vụn vào khí quyển, gây cản trở các quá trình khí quyển. Những tác động khổng lồ có thể gây ra những tác động thậm chí còn khủng khiếp hơn, không chỉ vì sự tàn phá ở mặt đất, mà còn bởi vì chúng có thể ném đủ mảnh vỡ để gây ra tác động mùa đông, ném hành tinh vào kỷ băng hà mini. Với đủ các tác động bị bắn ra liên tiếp, các hiệu ứng khí hậu có thể gây ra cho nhau cho đến khi cuối cùng chúng khiến thế giới không thể ở được.
Dựa trên các quan sát về phần còn lại của hành tinh được tìm thấy xung quanh các ngôi sao khác, Raymond tính toán rằng khoảng 1 tỷ hành tinh giống Trái đất trong thiên hà cuối cùng sẽ bị phá hủy bởi một vụ bắn phá các tiểu hành tinh.
Một người anh lớn tồi tệ
Là vật thể lớn nhất trong hệ mặt trời sau mặt trời, Sao Mộc hành động như một người anh lớn bảo vệ, che chắn các hành tinh đá nhỏ hơn khỏi các mảnh vỡ và những người khổng lồ trên khắp thế giới khác có thể đóng vai trò tương tự. Nhưng nếu một người khổng lồ khí như Sao Mộc trở nên không ổn định, nó có thể có tác động tàn phá đối với các thế giới nhỏ hơn xung quanh nó.
Sau khi hình thành sao, đĩa vật liệu còn sót lại làm phát sinh các hành tinh. Lực hấp dẫn từ khí và bụi trong đĩa tác động một lực lên các hành tinh và có thể giữ những người khổng lồ khí trong hàng triệu năm đầu tiên. Tuy nhiên, khi nó biến mất, các hành tinh có thể thay đổi quỹ đạo của chúng dễ dàng hơn. Bởi vì các hành tinh khổng lồ nhỏ hơn nhiều so với anh chị em đá của chúng, lực đẩy trọng lực của chúng có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể trong việc dịch chuyển quỹ đạo của các hành tinh nhỏ hơn. Nhưng thế giới rộng lớn aren miễn dịch; hai hành tinh khổng lồ có thể giằng co nhau, và thậm chí có thể vượt qua rất gần nhau. Theo Raymond, những người khổng lồ này hiếm khi va chạm, thay vào đó cung cấp những cú đá hấp dẫn cho nhau. Cuối cùng, một số thế giới có thể là đá ra quỹ đạo hoàn toàn và trở thành ký gửi để trôi nổi trong không gian không gắn kết với bất kỳ ngôi sao.
Raymond tính toán rằng khoảng 5 tỷ thế giới đá đã bị phá hủy bởi những người khổng lồ khí. Hầu hết sự hủy diệt có lẽ đã xảy ra ngay sau khi các hành tinh hình thành. Tuy nhiên, một số ít có thể đã xảy ra sau này trong cuộc đời của hệ thống, sau khi cuộc sống có thời gian để phát triển. Nếu chỉ có 1% người khổng lồ khí trở nên không ổn định sau này trong cuộc đời hành tinh của họ, thì có thể 50 triệu hệ thống hành tinh đã phá hủy các thế giới có người ở bằng cách ném chúng vào ngôi sao của họ.
Ăn vặt sao
Giống như các hành tinh, các ngôi sao có thể đi đến hồi kết và sự biến đổi của chúng có thể có tác động mạnh mẽ đến các hành tinh quay quanh chúng.
Sao lùn đỏ, ví dụ, có thể mất hơn 100 triệu năm để đạt được độ sáng dài hạn của chúng, lâu hơn mười lần so với mặt trời của chúng ta. Các hành tinh quay quanh một sao lùn đỏ có thể ở trong vùng có thể ở được trong vài triệu năm, nhưng khi ngôi sao phát triển sáng hơn, bất kỳ nước duy trì sự sống nào cũng có thể bốc hơi dưới nhiệt độ cao hơn.
Nhưng các hành tinh quay quanh một sao lùn đỏ, nóng vẫn có thể duy trì sự sống. "Chúng tôi không biết liệu quá trình này làm khô hoàn toàn các hành tinh hay chỉ lột bỏ một vài lớp đại dương bên ngoài", Raymond viết. "Nếu một hành tinh có đủ nước bị mắc kẹt trong phần bên trong của nó (Trái đất được cho là có một vài lần nước bề mặt trong lớp phủ), thì nó có thể chịu được việc mất các đại dương của mình bằng cách vượt qua những cái mới sau đó. kết quả là không rõ - bây giờ. " Raymond ước tính 100 tỷ hành tinh có thể đã bị sao lùn đỏ của chúng làm khô.
Những ngôi sao giống như mặt trời cho các hành tinh có thể ở được nhiều thời gian hơn để giữ nước, tạo cơ hội cho sự sống. Nhưng nhiệt độ của mặt trời cũng đang thay đổi, từ từ sáng lên hàng tỷ năm. Trong một tỷ năm, Raymond nói, hành tinh này sẽ không còn nằm trong vùng có thể ở được; nước sẽ không còn ở dạng lỏng trên bề mặt trái đất. Thay vào đó, hành tinh sẽ trải qua hiệu ứng nhà kính nhanh chóng và cuối cùng trông giống như sao Kim.
Khi một ngôi sao giống như mặt trời đạt tới 10 tỷ năm tuổi, nó sẽ hết hydro và mở rộng đến một nơi nào đó từ 100 đến 200 lần kích thước hiện tại của nó. (Mặt trời của chúng ta 4,5 tỷ năm tuổi, vì vậy chúng ta có một thời gian trước khi điều này xảy ra.) Trong hệ mặt trời, Sao Kim và Sao Thủy sẽ bị nuốt bởi ngôi sao, trong khi mặt trời thay đổi trọng lực sẽ đẩy Sao Hỏa và các hành tinh bên ngoài ra xa hơn. Trái đất ở ngay rìa và có thể chịu một số phận. Khoảng 4 tỷ thế giới đá có khả năng bị tiêu thụ bởi một ngôi sao đang dần sáng lên.
Những ngôi sao lớn nhất nổ tung trong siêu tân tinh bốc lửa sau một cuộc đời tương đối ngắn vài triệu năm. Không có hành tinh nào được tìm thấy xung quanh những ngôi sao khổng lồ này, nhưng điều đó có thể là do có quá ít ngôi sao khổng lồ để tìm kiếm, và các ngoại hành tinh vẫn khó tìm, Raymond viết. Dù bằng cách nào, bất kỳ hành tinh nào xung quanh những ngôi sao khổng lồ này có thể sẽ bị phá hủy bởi cái chết bùng nổ của ngôi sao.
Bài viết này được lấy cảm hứng từ loạt bài của nhà thiên văn học Sean Raymond về Các hành tinh chết như thế nào.
Tài nguyên bổ sung:
- Tìm hiểu thêm về sự tiến hóa của hành tinh trên Blog PlanetPlanet của Sean Raymond.
- Tìm hiểu thêm về "mảnh vụn" hành tinh đến Trái đất, từ Trung tâm đối tượng gần trái đất.
- Tìm hiểu thêm về sự khác biệt giữa các loại sao khác nhau.
