Спілбергу на замітку: якою була б Сонячна система, якщо ...
- ... якби Марс не втратила своє магнітне поле
- ... якби у Землі не було Місяця
- ... якби у Землі були кільця
- ... якби Юпітер був зіркою
- ... якби Земля оберталася в інший бік
- ... якби ми помінялися місцями з Марсом
- ... якби ми жили в центрі або на краю галактики
- ... якби сонця було два
- ... якби Сонце зникло
- ... якщо Земля зустрінеться з чорною дірою
Ми живемо на крихітній зеленої планеті з єдиною місяцем, що обертається навколо жовтої зірки з декількома менш привітними камінням поблизу і ще менш привітними газоподібними кулями трохи віддалік, які назвали в честь всяких міфічних божеств. Досліджуючи всі більш віддалені регіони космосу, ми безнадійно намагаємося знайти інші зоряні системи, які могли б вміщати приємні для життя світи. Високо оцінюючи ці спроби і розуміючи, як нам пощастило жити в нашій системі, ми, між іншим, можемо досліджувати інші можливі і божевільні сценарії про те, наскільки інший могла б бути наша сонячна система . Сучасним режисерам на замітку. Що ...
... якби Марс не втратила своє магнітне поле
Колись у Марса була багатообіцяюча атмосфера, коли була теплою, вологою і повної діоксиду вуглецю. Вона зникла, коли Червона планета втратила своє магнітне поле близько 3,6 мільярда років тому, дозволивши Сонця безкарно забирати сонячним вітром атмосферу. За космічними мірками, сталося це досить швидко - велика частина атмосфери зникла за пару сотень мільйонів років після відключення магнітного поля. Сьогодні атмосфера Марса становить приблизно 1% земної атмосфери на рівні моря, і сонячні вітри продовжують пожирати її зі швидкістю близько 100 грамів у секунду.
Ми знаємо, що колись у цій планети було магнітне поле, оскільки на її поверхні, як і раніше існують намагнічені породи. Деякі вважають, що магнітне поле було втрачено внаслідок важкого бомбардування астероїдами, які порушили тепловий потік всередині Марса, що виробляє магнітне поле. Якби цього не сталося, Марс зберіг би свої примітивні океани і, можливо, був би ще одним джерелом життя в нашій Сонячній системі.
Інша теорія припускає, що старе магнітне поле могло покривати лише половину планети, тим самим ставлячи під сумнів її довгострокову життєздатність. Розуміння складу внутрішнього ядра Марса допоможе відповісти на це питання. На Землі, навколо гарячого і більш твердого ядра, який утримує наше захисне магнітне поле на місці, тече рідке залізо. Якщо у Марса було лише розплавлене ядро, це могло б пояснити втрату.
... якби у Землі не було Місяця
Вважається, що близько 4,5 мільярда років тому планетарний ембріон розміром з Марс (під назвою Тейя) врізався в Землю, викинувши з неї досить речовини, щоб утворилася наша Місяць. Приливні ефекти Місяця могли вплинути на ранній вулканізм і збільшити число метеоритів, які знищили ранню життя. Однак дехто вважає, що життя вперше з'явилася у глибоководних гідротермальних джерел в процесі, на який могли позитивно вплинути саме приливні течії.
Швидкі місячні припливи, коли Місяць був ближче до Землі, могли створити дрібні солоні моря, в яких фрагменти протонуклеінових кислот зв'язувалися при слабких потоках і розпадалися при сильних, в кінцевому рахунку привівши до виникнення ДНК. На думку палеобіології Брюса Лібермана, «в кінцевому підсумку життя могла б утворитися і без припливів. Але родовід, яка привела до появи людини, йде корінням саме в припливи ».
Цілком ймовірно, що приливні течії допомогли в транспортуванні тепла від екватора до полюсів, з чого випливає, що без Місяця льодовикові періоди були б менш серйозними і зменшили еволюційний тиск на життя. Якби життя розвивалася на Землі без Місяця, вона б, ймовірно, проходила через менше число змін з часом і прийшла до меншого різноманітності. Довжина дня також відрізнялася б без Місяця, яка допомогла уповільнити обертання Землі з шести до двадцяти чотирьох годин, а також стабілізувала нахил Землі і, отже, пори року. Будь-яка життя, що розвивається на безмісячну світі, зіткнулася б з надзвичайно короткими днями і ночами і, ймовірно, більш серйозними кліматичними зрушеннями.
За відсутності Місяця, жізнеформи втратили б місячне світло, який допомагає їм залишатися активними вночі, впливає на нічних хижаків і заохочує розвиток нічного зору. Культурне життя будь-якого розумного виду залишилася б без впливу Місяця.
... якби у Землі були кільця
Після зіткнення з нестабільною планетою Тейя, Земля ненадовго обзавелася кільцями, які в кінцевому підсумку злилися в Місяць. Це сталося через те, що уламки лежали за межею Роша, в якому гравітаційні сили розривають на частини будь-якої зароджується природний супутник. Якби невелика місяць або супутник виявився занадто близько до гравітаційної тязі Землі, його б розірвало з подальшим утворенням постійного кільця.
У Сатурна є кільця з льоду, які навряд чи протрималися б довго, якби вони так само близько до Сонця, як ми, але теоретично кільця з каменю могли б зберегтися, хоча і відрізнялися б від кілець Сатурна. Ефект був би очевидний, оскільки тінь, що відкидається кільцями, привела б до холодних зим і зниження сонячного світла в обох півкулях. Якби в таких умовах утворилася розумне життя, кільця завадили б розвитку наземної оптичної астрономії. Вони також істотно ускладнили б космічні польоти і роботу супутників через космічне сміття.
Такі кільця виглядали б по-різному в залежності від регіону Землі, з якого на них дивилися - тонка лінія в небі над Перу, потужна дуга на півнеба в Гватемалі, 180-градусні атмосферні годинник в Полінезії і всюдисуще світіння на горизонті в Алясці. Можна лише здогадуватися про те, як стародавні народи світу включили б ці вражаючі види в свої міфології і космології.
... якби Юпітер був зіркою
Найбільша планета в Сонячній системі, на думку деяких, повинна була стати зіркою, коричневим карликом, але їй трохи не вистачило маси. (Інші вважають, що для цього Юпітеру потрібно було бути в тринадцять разів більше). Якби Юпітеру стати зіркою, він був би тьмяним і далеким, трохи яскравіше Венери. Така зірка не виробляла б достатньо світла або тепла і перебувала б у п'ять разів далі від Землі, ніж Сонце, так що (на щастя) не вплинуло б на розвиток життя на Землі.
Перетворити Юпітер в зірку не так-то й просто, складніше, ніж просто підпалити планету. Оскільки Юпітер складається здебільшого з водню, щоб його підпалити, доведеться накрити його киснем об'ємом в половину Юпітера: в результаті вийде вода. Але ж нам потрібна зірка, а не велика конфорка. Щоб запустити синтез, як у Сонця, потрібно більше водню. Буде потрібно ще 13 юпітерів для коричневого карлика, 79 - для червоного карлика, і в 1000 разів більше юпітерів для зірки розміром з Сонце.
Втім, моделювання показало, що збільшення розміру Юпітера до сонячного викличе хаос в Сонячній системі. Супутники зовнішніх планет злетять з орбіт в різних напрямках, а пояс астероїдів буде повністю знищений. І хоча Меркурій з Венерою залишаться майже недоторканими, Земля в кінцевому підсумку вріжеться в іншу планету або вийде на орбіту ближче до Сонця.
... якби Земля оберталася в інший бік
Найочевиднішим ефектом обертання Землі в зворотну сторону буде Сонце, що встає на заході і заходить на сході, але це ще не все. На думку астрофізика Пенсільванського університету Кевіна люма, «Земля обертається так, тому що була так народжена. Коли Сонце було новонародженої зіркою, навколо неї була ціла купа газу і пилу, що обертається у великій дископодібної структурі ». Єдина планета, яка обертається в зворотну сторону, це Венера, і сталося це, найімовірніше, через зіткнення мільярди років тому. Повторення такого процесу з Землею, ймовірно, виключить будь-яких спостерігачів на довгі літа.
Навіть якщо це станеться з волі магії або інопланетян, наслідки будуть дуже серйозними. Повністю зміниться ефект Коріоліса, що визначає, як Земля обертається передається на поведінку вітру. Пассат будуть звернені в іншу сторону, що призведе до зміни клімату в багатьох регіонах. Особливо це торкнеться Європу, коли теплі вітри, що дмуть через Атлантику з Мексиканської затоки, зміняться сибірським холодом, веющим зі сходу.
В інших же місцях Землі зміна обертання може позначитися більш сприятливо. У Північній Африці виросте число опадів, а кількість річкової води, що заходить в Середземному морі, практично перетворить його в прісноводне озеро. Тепле повітря попрямує в північну частину Тихого океану і південну Атлантику, зробивши Аляску, далекосхідну Росію і частина Антарктиди більш привабливими для життя.
... якби ми помінялися місцями з Марсом
Якщо переставити місцями Землю і Марс, ефекти будуть вельми цікаві: марсіанські температури виростуть, полярні шапки розплавляться, з грунту вивільняться гази, а клімат стане майже таким же теплим, як зараз на Землі. Земля, з іншого боку, стане набагато холодніше. Більше проблем призведе дестабілізація внутрішньої Сонячної системи внаслідок ефекту, який орбіти планет надають один на одного.
Фізик-планетолог Рену Малхотра з Університету Арізони провела моделювання, яке показало серйозну дестабілізацію планетарних орбіт. Вона спробувала проігнорувати результати Меркурія, але все призвело до того, що Марс буде викинутий з Сонячної системи. Інша моделювання показало, що Земля і Марс обзаведуться нестабільними орбітами через вплив Юпітера. Це говорить про те, що орбітальна ситуація внутрішньої Сонячної системи швидше нестійка, що ставить під питання пропозиції деяких футурологів посунути Марс ближче до Сонця.
Що примітно, якби така орбітальна механіка працювала, Земля прекрасно обмінялася б місцями з Венерою. Дослідження показало, що Земля або планета земного типу могла б бути потенційно населеної на орбіті Венери, положення якої зазвичай оцінюється трохи ближче до Сонця, ніж потрібно для життя. Незважаючи на подвоєну радіацію Сонця, хмарний покрив утримував би температуру поверхні в межах прийнятного.
... якби ми жили в центрі або на краю галактики
Здається, ми живемо в досить нудному секторі Чумацького Шляху, далеко від шуму і суєти галактичного центру. Якби ми були в центрі галактики, нічне небо було б значно яскравіше, з купою яскравих (як Венера) зірочок, адже зірки в ядрі розділені декількома світловими тижнями, а не роками. Щільність зірок біля центру становить 10 мільйонів зірок на кубічний парсек, в порівнянні з 0,2 в нашому тьмяному сегменті. Ще там багато наднових і надмасивна чорна діра поблизу, але що поробиш, міське життя - вона така.
Тим часом, якби ми були ближче до краю Чумацького Шляху, чи щось змінилося б, якби життя взагалі виникла. Зоряні системи на краю галактик мають більш низький рівень металличности, тобто мають менше елементів важче водню і гелію. Зниження рівня металевих елементів означає, що газові гіганти на кшталт Юпітера, які повільно збираються навколо твердих ядер, будуть з'являтися менше. Оскільки газові гіганти не братимуть на себе удар, тверді світи будуть більш уразливими до ударів комет. До того ж нічне небо Землі на краю галактики буде нудним і порожнім.
Життя в передмісті може мати і позитивні моменти. Деякі вважають, що умови для життя укладаються в ряд ключових умов, які дотримуються лише у відносно вузькому діапазоні, відомому як галактична жила зона. У 2001 році Гільєрмо Гонсалес заявив, що часті наднові і високі рівні радіації, властиві галактичного центру, перешкоджають виникненню життя. Останні дослідження говорять, що цей аргумент досить скептичний, оскільки часті стерилізації за рахунок наднових будуть врівноважені великими шансами на розвиток життя.
... якби сонця було два
У 2011 році астрономи спостерігали першу відому планету в подвійній зоряній системі, також відому як планета з кратною орбітою, під назвою Kepler-16b. Алана Боса, астрофізики з Наукового інституту Карнегі, запитали, як би виглядала Земля в таких умовах. Він сказав: «Злегка холоднуватої. Хоча вона ближче до своїх зірок, ніж Земля до своєї, ці зірки не так яскраві, тому температура на планеті буде всього -73 градуса за Цельсієм. Якщо замінити наше Сонце цими зірками, у нас було б ще холодніше, оскільки ми далі від Сонця, ніж цей Татуїн ».
Звичайно, не всі бінарні системи однакові, і деякі ситуації краще підійдуть для розвитку життя. Дослідження, представлені на 223-му засіданні Американського астрономічного товариства в 2014 році, показали, що деякі бінарні зоряні системи можуть бути більш сприятливими для розвитку життя, ніж унітарні зоряні системи. Парні зірки, обертання яких було синхронізовано, будуть зменшувати сонячну радіацію один одного і зоряні вітри, які часто очищають планети і місяця від атмосфер.
Дослідження астрофізика Пола Мейсона показало, що зірки, що обертаються між собою за 10-60 земних днів, надаватимуть приливні сили, що знижують обертання і зменшують зіркові вітри, що може потенційно розширити діапазон потенційно населених зон системи завдяки поєднанню світла двох зірок замість однієї. Мейсон допустив, що маючи два сонця, Венера могла б зберегти свою воду, а Земля була б більш вологим світом.
... якби Сонце зникло
Незважаючи на побоювання древніх, Сонце не збирається раптово згаснути, і такий сценарій фізично неможливий, наскільки нам відомо. Але якби це і сталося, Земля б не замерзла миттєво. Якщо ми залишимося на орбіті остиглого і мертвого недопалка колись улюбленої зірки, температура впаде нижче -17 градусів за Цельсієм за тиждень, і до -73 градусів за рік. Без фотосинтезу життя рослин швидко зів'яне, так само як і вся решта життя в міру промерзання океанів.
Верхні шари льоду ізолюють глибокі води і допоможуть запобігти замерзанню океанів на сотні тисяч років, тому деякі океанічні і геотермальні форми життя можуть вижити. Моторошно, але дерева простоять ще кілька десятиліть, завдяки повільному метаболізму і запасам цукру. Кращими місцями для виживання людей стануть атомні підводні човни або, можливо, житла, побудовані в таких країнах, як Ісландія, багатих геотермальної енергією.
Якщо не брати до уваги смерті від холоду, деякі плюси у життя в світі без Сонця все ж є. Буде знижений ризик сонячних спалахів, поліпшена супутниковий зв'язок і умови для роботи астрономів.
Але взагалі, звичайно, краще було б з Сонцем. Якщо навіть прибрати Сонце всього на секунду, без гравітації Сонця всі об'єкти в Сонячній системи замість кругової орбіти підуть по прямій. Секундою пізніше, коли Сонце повернеться назад, все, починаючи газовими гігантами і закінчуючи космічним пилом, буде на нових орбітах, деякі з яких виявляться нестабільними. Також на секунду зникне геліосфера, що захищає Сонячну систему від позасонячної радіації. Секунда без щитів дозволить проникнути мерзенної радіації ззовні, що призведе до появи полярних сяйв по всьому світу, порушить роботу супутників і електромереж або, можливо, стерилізує Землю.
... якщо Земля зустрінеться з чорною дірою
Майже кожен цікавий дитина в цьому Всесвіті замислювався про ефекти, які могла б надати чорна діра на Землю, ну або хоча б на людей, що живуть тут. Френк Хейл зі Стенфордського університету припустив, що могло б статися, якби чорна діра розміром з монету, яка буде мати приблизно ту ж масу, що і Земля, виявилася в центрі планети. Не те щоб Землю засмоктало космічним пилососом, але певний переполох все ж буде.
Речовина, що падає в чорну діру, стане надзвичайно гарячим, в результаті чого випромінювання і тиск виштовхне зовнішні шари речовини і викличе вражаючий вибух, який вистрілив з Землі як перегріта плазма. Збереження імпульсу забезпечить те, що маса Землі буде обертатися швидше навколо чорної діри і створювати диск акреції, який обмежить швидкість, з якою буде поглинатися земна маса. Земля перетвориться в швидко обертаються руїни, але пройде деякий час, перш ніж її з'їдять.
Чорна діра поменше позначиться не так погано. Вважається, що Всесвіт рясніє первинними чорними дірами з масою, еквівалентній невеликій горі. Ці чорні діри ховаються всередині газових гігантів і призводять до народження передчасних наднових. Якщо така чорна діра вріжеться в Землю на високій швидкості, вона може просто пролетіти наскрізь. Таке зіткнення призведе до викиду енергії, еквівалентної вибуху тонни тротилу, але витягнеться по всій довжині шляху, так що навряд чи хтось помітить. Втім, проходження такої чорної діри через Землю залишить після себе «довгу трубу сильно пошкодженого радіацією матеріалу, який буде залишатися впізнаваним протягом геологічного часу».
Все Було б похмуріше, Якби Сонячна система зіткнулася з надмасівної чорною дірою з масою, в мільйон разів перевіщує масу Сонця, можливо, вікінутої гравітацією двох галактик, что зіштовхуються. Астроном Крістофер Спрінгоб вважає, що ми запідозрили б недобре, коли чорна діра підійшла б на 1000 світлових років до Сонячної системи. Після цього у нас залишилося б лише кілька тисяч років, щоб підготуватися до її прибуття, після якого ця чорна діра істотно порушить орбіти планет і закусить зоряної системою. Коли чорна діра буде в межах світлового року, її гравітація розірве світ на частини, так що Земля буде добре пережована перед фінальним проковтуванням.
Чи ні. Самір Матура з Університету штату Огайо вважає, що має математичне доказ того, що ми можемо навіть не помітити, що нас поїдає чорна діра. Але про це іншим разом .
