Slnečný život. Osem svetov v slnečnej sústave, kde by sme mohli nájsť život

Slnko je jedinou hviezdou v slnečnej sústave, okolo nej sa pohybujú všetky planéty sústavy, ako aj ich satelity a iné objekty vrátane kozmického prachu. Ak porovnáme hmotnosť Slnka s hmotnosťou celku slnečná sústava, potom to bude asi 99,866 percenta.

Slnko je jednou zo 100 000 000 000 hviezd v našej Galaxii a je medzi nimi štvrtá najväčšia. Najbližšia hviezda k Slnku, Proxima Centauri, sa nachádza štyri svetelné roky od Zeme. Vzdialenosť od Slnka k planéte Zem je 149,6 milióna km, ktoré hviezda dosiahne za osem minút. Hviezda sa nachádza vo vzdialenosti 26-tisíc svetelných rokov od stredu Mliečnej dráhy, pričom okolo nej rotuje rýchlosťou 1 otáčky každých 200 miliónov rokov.

Prezentácia: Sun

Podľa spektrálnej klasifikácie je hviezda typu „žltý trpaslík“ podľa hrubých výpočtov má vek niečo vyše 4,5 miliardy rokov, nachádza sa v strede životného cyklu.

Slnko, ktoré pozostáva z 92 % vodíka a 7 % hélia, má veľmi zložitú štruktúru. V jej strede sa nachádza jadro s polomerom približne 150 000-175 000 km, čo je až 25 % z celkového polomeru hviezdy v jej strede sa teplota blíži k 14 000 000 K.

Jadro sa otáča okolo svojej osi vysokou rýchlosťou a táto rýchlosť výrazne prevyšuje vonkajšie obaly hviezdy. Tu dochádza k reakcii tvorby hélia zo štyroch protónov, výsledkom čoho je veľké množstvo energie prechádzajúcej všetkými vrstvami a emitovanej z fotosféry vo forme kinetickej energie a svetla. Nad jadrom sa nachádza zóna prenosu žiarenia, kde sa teploty pohybujú v rozmedzí 2-7 miliónov K. Nasleduje konvekčná zóna hrubá približne 200 000 km, kde už nedochádza k opätovnému vyžarovaniu na prenos energie, ale plazme miešanie. Teplota na povrchu vrstvy je približne 5800 K.

Atmosféru Slnka tvorí fotosféra, ktorá tvorí viditeľný povrch hviezdy, chromosféra, ktorá má hrúbku asi 2000 km a koróna, posledná vonkajšia škrupina Slnka, ktorej teplota sa pohybuje v rozmedzí 1 000 000 – 20 000 000 K. Z vonkajšej časti koróny vychádzajú ionizované častice nazývané slnečný vietor.

Keď Slnko dosiahne vek približne 7,5 – 8 miliárd rokov (teda za 4 – 5 miliárd rokov), hviezda sa zmení na „červeného obra“, jej vonkajšie obaly sa roztiahnu a dostanú sa na obežnú dráhu Zeme, čo môže tlačiť vzdialenejšej planéte.

Pod vplyvom vysokých teplôt sa život, ako ho chápeme dnes, jednoducho stane nemožným. Slnko strávi posledný cyklus svojho života v stave „bieleho trpaslíka“.

Slnko je zdrojom života na Zemi

Slnko je najdôležitejším zdrojom tepla a energie, vďaka čomu za asistencie ďalších priaznivých faktorov existuje na Zemi život. Naša planéta Zem sa otáča okolo svojej osi, takže každý deň, keď sme na slnečnej strane planéty, môžeme sledovať úsvit a úžasne krásny úkaz západu slnka a v noci, keď časť planéty spadne do tieňa, môže sledovať hviezdy na nočnej oblohe.

Slnko má obrovský vplyv na život na Zemi, podieľa sa na fotosyntéze a pomáha pri tvorbe vitamínu D v ľudskom tele. Slnečný vietor spôsobuje geomagnetické búrky a je to práve jeho prenikanie do vrstiev zemskej atmosféry, ktoré spôsobuje takú krásu prírodný úkaz, rovnako ako polárne svetlá, nazývané aj polárne svetlá. Slnečná aktivita sa mení smerom k poklesu alebo zvýšeniu približne každých 11 rokov.

Najprv vesmírny vek vedci sa zaujímali o Slnko. Na profesionálne pozorovanie sa používajú špeciálne ďalekohľady s dvoma zrkadlami, boli vyvinuté medzinárodné programy, ale najpresnejšie údaje možno získať mimo vrstiev zemskej atmosféry, takže výskum sa najčastejšie vykonáva zo satelitov, vesmírne lode. Prvé takéto štúdie sa uskutočnili už v roku 1957 v niekoľkých spektrálnych rozsahoch.

Dnes sa na obežnú dráhu vypúšťajú satelity, čo sú miniatúrne observatóriá, vďaka čomu je možné získať veľmi zaujímavé materiály na štúdium hviezdy. Už počas rokov prvého prieskumu ľudského vesmíru bolo vyvinutých a vypustených niekoľko kozmických lodí zameraných na štúdium Slnka. Prvým z nich bola séria amerických satelitov vypustená v roku 1962. V roku 1976 odštartovala západonemecká kozmická loď Helios-2, ktorá sa prvýkrát v histórii priblížila k hviezde na minimálnu vzdialenosť 0,29 AU. Zároveň bol zaznamenaný výskyt ľahkých jadier hélia počas slnečných erupcií, ako aj magnetické rázové vlny pokrývajúce rozsah 100 Hz-2,2 kHz.

Ďalším zaujímavým zariadením je slnečná sonda Ulysses, vypustená v roku 1990. Je vypustený na obežnú dráhu blízko slnečnej dráhy a pohybuje sa kolmo na pás ekliptiky. 8 rokov po štarte absolvovalo zariadenie svoj prvý obeh okolo Slnka. Zaregistroval špirálovitý tvar magnetické pole svietidlo, ako aj jeho neustále zvyšovanie.

V roku 2018 plánuje NASA spustiť aparatúru Solar Probe+, ktorá sa priblíži k Slnku na najbližšiu možnú vzdialenosť – 6 miliónov km (to je 7-krát menšia vzdialenosť, ako dosahuje Helius-2) a bude zaberať kruhovú dráhu. Na ochranu pred extrémnymi teplotami je vybavený štítom z uhlíkových vlákien.

Druhý najväčší mesiac Jupitera, Európa, sa môže na prvý pohľad zdať príliš ďaleko od Slnka na to, aby bol dobrým kandidátom na život. Európa má však dve špeciálne vlastnosti: veľa vody – viac ako na Zemi – a určité vnútorné zahrievanie vďaka slapovým silám Jupitera. Pod svojim ľadovým povrchom Európa ukladá obrovský oceán tekutej vody a zahrievanie jej vnútra vplyvom gravitácie Jupitera by mohlo vytvoriť situáciu silne pripomínajúcu životodarné hydrotermálne prieduchy na dne zemských oceánov. Je nepravdepodobné, že život na Európe bude podobný tomu, ktorý máme na povrchu Zeme, ale život, ktorý dokáže prežiť, rozmnožovať sa a vyvíjať, bude stále životom, nech to nazvete akokoľvek.

Jedným z najzaujímavejších - a najmenej náročných - nápadov na hľadanie života v oceáne Enceladus je spustiť sondu cez erupciu gejzíru, zbierať vzorky a analyzovať ich na dôkaz. organickej hmoty

Enceladus

Ľadový satelit Saturnu je menší ako Európa a je na ňom menej vody, no pod jeho povrchom sa nachádza unikátny tekutý oceán (pod kilometer hrubou vrstvou ľadu). A do vesmíru chrlí obrovské oblaky vody. Tieto gejzíry nám dávajú vedieť, že je tam tekutá voda a keď sa spoja s inými prvkami a molekulami potrebnými pre život, ako je metán, amoniak a oxid uhličitý, pod oceánmi tohto sveta by mohol byť život. Európa je teplejšia, má viac vody, čo znamená – myslíme si – viac šancí. Neodpisujte však Enceladus, pretože jeho ľadový povrch je tenší a jeho erupcie sú oveľa veľkolepejšie. Preto budeme môcť nájsť život pomocou orbitálnej misie a nebudeme musieť ani vŕtať do povrchu.

Suché rieky v minulosti signalizovali Mars bohatý na vodu

Mars

Kedysi bola Červená planéta veľmi, veľmi podobná Zemi. Počas prvej miliardy rokov života slnečnej sústavy voda voľne tiekla po povrchu Marsu, vyryla rieky a hromadila sa v jazerách a oceánoch, čo zanechalo stopy, ktoré nám pomáhajú aj dnes. Funkcie spojené s vodnou minulosťou, ako sú guľôčky hematitu (ktoré sú mimochodom často spojené so životom na Zemi), sú celkom bežné. Rover Curiosity navyše našiel aktívny podzemný a premenlivý zdroj metánu, čo môže naznačovať prežívanie života v súčasnosti. Dnes vieme, že na povrchu Marsu je stále prítomná tekutá voda, aj keď vo veľmi slanej forme. Existuje však život na Marse? Bolo to tam vôbec? Musíme to ešte zistiť.

Povrch Titanu pod mrakmi obsahoval metánové jazerá, rieky a vodopády. A čo život?

titán

Enceladus by mohol byť najpravdepodobnejším domovom pre život v systéme Saturn, ak by sme nepredpokladali, že by mohol byť mimozemského typu. Možno je život iný biologické systémy, na ktorý sme na Zemi zvyknutí? S atmosférou, ktorá je hustejšia ako naša planéta, druhý najväčší mesiac našej slnečnej sústavy – Titan – ukladá na svojom povrchu tekutý metán: oceány, rieky a dokonca aj vodopády. Mohol by život využívať metán na inej planéte rovnako, ako využíva vodu na Zemi? Ak je odpoveď áno, potom by dnes na Titane mohli žiť organizmy.

Povrch Venuše, zachytený jedinou kozmickou loďou, ktorá úspešne pristála a preniesla údaje z tohto sveta

Venuša

Venuša je živé peklo. Teplota na povrchu sa blíži k 482 stupňom, takže žiadne zariadenie by po pristátí na tejto horúcej planéte nemohlo prežiť viac ako pár hodín. Horúca však nie je kvôli povrchu, ale kvôli hustej atmosfére bohatej na oxid uhličitý, pokrytej teplými prikrývkami kyseliny sírovej. Povrch Venuše je zjavne úplne nevhodný pre život, no život nie je možný len na povrchu. Ak vystúpite do výšky 100 kilometrov, v horných vrstvách oblakov Venuše životné prostredie prekvapivo podobné pozemskému: rovnaké teploty, tlak, menej kyslosti. Je možné, že toto prostredie s vlastnou jedinečnou chemickou históriou je plné života na báze uhlíka.

Kozmická loď Voyager 2 to dokázal farebná fotografia Neptúnov mesiac Triton 24. augusta 1989 zo vzdialenosti 550 000 kilometrov. Tento obrázok bol zložený zo snímok prechádzajúcich cez zelené, fialové a ultrafialové filtre

Triton

O najväčšom mesiaci Neptúna ste pravdepodobne takmer nič nepočuli, no je najúžasnejší a jedinečný spomedzi všetkých svetov v slnečnej sústave. Čierne sopky na ňom „dymia“, otáča sa úplne nesprávne a objavil sa z Kuiperovho pásu. Väčší a masívnejší ako Pluto a Eris, bol kedysi kráľom všetkých objektov Kuiperovho pásu a teraz, keď obieha okolo poslednej planéty v našej slnečnej sústave, vykazuje prítomnosť mnohých materiálov dôležitých pre život, vrátane dusíka, kyslíka a zamrznutej vody. a metán. Mohla by v týchto energetických divočinách existovať nejaká forma primitívneho života? Celkom!

Táto mapa sveta zobrazuje povrch Ceres v sýtych farbách, pričom infračervené vlnové dĺžky presahujú ľudský viditeľný rozsah

Ceres

Samotná možnosť existencie života na tomto asteroide sa môže zdať zvláštna. Ale keď asteroidy zasiahnu Zem, nájdeme nielen 20 aminokyselín potrebných pre život, ale aj 100 ďalších: stavebné kamene života sú všade. Mohol by sa najväčší asteroid zo všetkých, zobrazujúci ložiská bielej soli na dne svojich svetlých kráterov, skutočne pochváliť životom? Aj keď odpoveď je „pravdepodobne nie“, stojí za to pripomenúť, že to boli kolízie medzi asteroidmi a objektmi Kuiperovho pásu, ktoré poskytli surovinu pre vznik primitívneho života na Zemi. Aj keď dnes pripúšťame, že aktívna biológia sa mohla objaviť ešte pred vznikom Zeme. Ak áno, podpisy života by mohli byť uzamknuté na svetoch ako Ceres, ktorá je považovaná za hlavného kandidáta na hľadanie života. Treba sa len bližšie pozrieť.

Atmosféra Pluta zachytená New Horizons

Pluto

Kto by čakal, že najvzdialenejšia planéta v našej sústave – ktorej teplota je blízka absolútnej nule – sa stane kandidátom na ukrytie života? Napriek tomu má Pluto atmosféru a mimoriadne zaujímavé povrchové vlastnosti. Má ľad ako Triton a niečo, čo pripomína zemskú atmosféru a oceán. A čo život? New Horizons nám poskytol množstvo informácií, no pre istotu musíme naplánovať misiu na Pluto, ktorá pristane na jeho povrchu.

Vždy sme si mysleli, že sme sami v slnečnej sústave aj v nepredstaviteľnom vesmíre, a predsa je to len tak vedľajším účinkom hľadanie ľudí ako sme my, rovnaký život. Ak sa vyberieme von a preskúmame všetky možné miesta na život, možno nájdeme nielen známy život, ale aj neznámy život. Existuje možnosť a nie je nulová. Kedykoľvek sme sa cítili beznádejne osamelí, vesmír nás neuveriteľným spôsobom rozveselil.

No namiesto zaniknutých, mŕtvych hviezd vzplanú nové... Hmota sa nedá zničiť, prechádza z jedného typu do druhého. Ale z týchto všeobecných a pravdepodobne správnych úvah musíme my, ľudia na Zemi, prejsť k úvahám o nevyhnutnej smrti Slnka, a teda aj Zeme.

Autor: moderné nápady, „život“ hviezd ako naše Slnko je 10-12 miliárd rokov. Predpokladá sa, že Slnko už polovicu tohto obdobia „odpracovalo“, čo znamená, že polovica vodíkového paliva už bola spálená v jeho hĺbkach. Ako vidíte, správne sa hovorí, že všetko na svete raz skončí. Ak sa vážne bavíme o konci sveta, t.j. o konci života na Zemi, potom sa to môže stať oveľa skôr ako v momente, keď naše Slnko konečne zhasne alebo (v štádiu smrti) zväčší svoju veľkosť natoľko, že sa obežná dráha Zeme zmenší ako priemer Slnka s všetkých z toho vyplývajúcich dôvodov viac než dosť. Dnes sa teda zoznámime s hypotézami o tom, ako naše Slnko zomrie.

Moderná veda verí, že Slnko môže existovať ďalších 5-6 miliárd rokov a stovky miliónov rokov zostane stabilné, ako sa v súčasnosti javí. Ale zmeny, samozrejme, nastanú a postupne ovplyvnia Zem a ľudstvo. Predpoklady o tom, aké presne zmeny nastanú na našom Slnku a ako sa môžu skončiť, urobili vedci na základe výsledkov pozorovaní podobných hviezd, ktoré prešli rôznymi štádiami svojho vývoja. Niektoré hypotézy sa zrodili v poslednej dobe ako výsledok počítačového modelovania početných možností možného správania nášho Slnka v štádiu, keď postupne vyčerpá zásoby jadrového paliva.

Pozorovania hviezdy, ktorú astronómovia označili ako objekt NEG 7027, ukázali, že je v záverečnej fáze svojej existencie. Nie všetky procesy vyskytujúce sa na tejto „umierajúcej, trápiacej“ hviezde možno s istotou vysvetliť. Ale pozorované je nasledovné. Hviezda začala pulzovať, čo spôsobilo, že sa vonkajšie vrstvy atmosféry hviezdy rozplynuli a vytvorili okolo nej škrupinu, ktorá sa rozprestiera na milióny kilometrov. Ak sa to stane nášmu Slnku, potom hranica jeho plynového obalu pôjde oveľa ďalej ako Pluto (!). Hmotnosť hviezdy v tomto období rýchlo klesá. Plyn v obale hviezdy pozostáva hlavne z molekúl vodíka a oxidu uhoľnatého. Prítomné sú aj komplexné molekuly uhľovodíkov.

Paralelne s tvorbou vonkajšieho obalu prebiehajú procesy aj v centrálnej časti hviezdy: povrchová teplota stúpa nad 200 000 °C a z jadra hviezdy vychádza žiarenie obrovskej sily, napr. ultrafialové žiarenie, ktorý ionizuje atómy obalu a ničí jeho molekuly. Táto fáza existencie hviezdy je veľmi krátka, možno len okolo 1000 rokov, t.j. len okamih podľa galaktických štandardov, po ktorom hviezda zmizne a zmení sa na oblak plynu. V súčasnosti pozorovaná hviezda NEG 7027 sa zdá byť priamo uprostred tejto poslednej fázy smrti. Pravdepodobne sa procesy na našom Slnku budú v budúcnosti riadiť rovnakým vzorom.

Astrofyzici sa domnievajú, že za 1,1 miliardy rokov sa teplota povrchu Slnka a jeho jasnosť zvýšia o viac ako 10 %. To by mohlo spôsobiť zvýšenie koncentrácie vodnej pary v zemskej atmosfére, čo by vytvorilo taký rýchly skleníkový efekt, že ľudstvo a zvieracieho sveta Jednoducho nebudú mať čas a nebudú sa vedieť prispôsobiť. S týmto vývojom udalostí sa naša planéta stane veľmi podobnou Venuši.

Keďže intenzita ultrafialového žiarenia so starnutím Slnka narastá, povedie to k zvýšeniu obsahu ozónu v zemskej atmosfére. Je známe, ako to môže ohroziť ľudstvo a svet zvierat.

Zvýšenie jasu Slnka povedie k topeniu ľadu v polárnych oblastiach Zeme a zvýšeniu hladiny Svetového oceánu a zvýšenie vyparovania vody spôsobí zrýchlenie kolobehu vody. Vietor zosilnie a erózia pôdy sa zvýši. Výpočty vedcov ukazujú, že v dôsledku týchto procesov sa obsah oxid uhličitý v zemskej atmosfére sa za 900 miliónov rokov zníži natoľko, že zeleninový svet môže zomrieť alebo zdegenerovať do takej miery, že bude málo užitočný pre výživu ľudí a zvierat, a to bude pre pozemskú civilizáciu možno vytvárať neprekonateľné ťažkosti. O niekoľko miliárd rokov ultrafialové žiarenie postupne zničí stratosféru a vyparí oceány. Zem sa premení na holú, tichú púšť a Slnko bude nad ňou stále svietiť a zahrievať neživý povrch, na ktorom kedysi prekvital život zrodený z toho istého Slnka.

Čo sa stane vedľa Slnka? Je známe, že zdrojom hviezdnej energie sú procesy termonukleárnej fúzie prebiehajúce v jadre hviezdy. Keď dôjde vodíkové palivo, jadro sa výrazne stiahne. Podľa teórie sa po stlačení jadra hviezd slnečného typu vonkajšie vrstvy roztiahnu v dvoch fázach. Prvá fáza nastáva, keď sa jadro stiahne a jeho teplota bude vyššia ako v stabilnom období. Zvýšenie teploty jadra zaisťuje syntézu hélia a zároveň sa na určitý čas obnoví stabilita. Hviezdne jadro je menej stlačené a vonkajšie vrstvy sú menej široké.

Zásoby héliového paliva hviezdy sa rýchlo spotrebúvajú a po ich úplnom vyčerpaní sa jadro opäť zmrští a vonkajšie vrstvy sa znovu roztiahnu. Hviezda sa stáva supergiantom so svietivosťou výrazne vyššou ako má pôvodná hviezda.

Jedna z hypotéz predpokladá schopnosť Zeme samoreguláciou udržiavať parametre prostredia na svojom povrchu dostatočne dlhú dobu a v podmienkach zvýšeného jasu Slnka. Ale pri bližšom skúmaní je nepravdepodobné, že by sa táto hypotéza ukázala ako udržateľná. Aké vlastnosti vlastne musí mať živá hmota, aby mohla existovať v podmienkach, keď svietivosť Slnka bude niekoľkotisíckrát väčšia ako v našej dobe? Konkrétne sa táto maximálna svietivosť pre Slnko očakáva asi za 7,5 miliardy rokov. Výpočty astrofyzikov ukazujú, že v posledných fázach vývoja Slnko veľké množstvá stratí svoju hmotnosť a jej polomer sa zväčší na 168 miliónov km, čo je oveľa viac ako vzdialenosť 150 miliónov km, na ktorej sa v súčasnosti nachádza obežná dráha Zeme. Obežné dráhy planét Merkúr, Venuša a Zem sa za týchto podmienok zmenia a planéty pohybujúce sa po špirále padnú do Slnka a zničia sa. Stane sa tak, ako už bolo spomenuté, o 7,5 miliardy rokov.

Niektorí vedci ako útechu uvádzajú, že nové výpočty ukazujú, že na Zemi sa to stane asi o 200 miliónov rokov neskôr ako na Merkúre a Venuši. Nakoniec sa však povrch Zeme zahreje do takej miery, že život na ňom nebude možný.

Nové výpočty ukazujú nasledujúci vývoj udalostí:

Slnko stráca svoju hmotnosť, jeho gravitácia klesá. V dôsledku toho sa obežná dráha Venuše zvýši zo 108 na 134 miliónov km, čo však Venušu nezachráni. Trajektória jej pohybu sa v dôsledku blízkosti Slnka rýchlo skreslí a Venuša spadne do stredu Slnka a rozptýli sa po disku hviezdy.

Obežná dráha Zeme sa bude pomaly zvyšovať a keď gravitácia Slnka slabne a mení sa na červeného obra, Zem sa presunie za svoju vonkajšiu atmosféru. Vzdialenosť od Slnka k Zemi sa zvýši na 185 miliónov km. To ju zachráni pred pádom do Slnka. Ale v tomto momente bude Zem vyzerať ako Merkúr, t.j. bude to spálený, zjazvený blok so suchým dnom bývalých oceánov. 70% zemskej oblohy bude zaberať červené Slnko, pretože Dráha Zeme bude oddelená od povrchu Slnka vo vzdialenosti nepresahujúcej 1/10 polomeru Slnka.

Vyhne sa pádu na Slnko a Mars, ktoré sa budú pohybovať po rozšírenej obežnej dráhe. Ďalej sa Jupiter, Saturn, Urán, Neptún a Pluto budú otáčať na rozšírených dráhach. Hmota uvoľnená Slnkom počas svojej smrti tvorí takzvanú planetárnu hmlovinu, ktorej hustota bude zanedbateľná. Preto táto hmlovina nebude mať vplyv na planéty, ktoré zostanú na svojich nových obežných dráhach.

Všetky tieto procesy nastanú vo veľmi vzdialenej budúcnosti, ľudstvo alebo to, na čo sa premieňa počas nepredstaviteľne obrovského časového obdobia, už dávno opustí planétu alebo vymrie. Je pravdepodobné, že v budúcnosti bude náš planetárny systém bez života. Nedá sa však vylúčiť, že evolúcia po odchode alebo zmene nášho druhu povedie k vzniku nových, neľudských foriem inteligentného života. Vedecké hypotézy v tomto prípade možno dobre kombinovať s fantáziou, ktorej hranice neexistujú.

Čo je život? Opisov pojmu život sú stovky, podstatou je prítomnosť metabolizmu, rastu, rozmnožovania, adaptácie atď. Na Zemi sa vyskytuje takmer na všetkých miestach, od rádioaktívnych štôlní až po hlbokomorské sopky. Základom nášho života sú bielkoviny a nukleových kyselín(zjednodušene), tak budeme pri pátraní hľadať podobné nám známe podmienky a znaky prítomnosti života.

Ak vezmeme do úvahy planéty najbližšie k , a , potom je nepravdepodobné, že tam bude existovať proteínový život. Zatiaľ to zvažujeme len preto Iné formy nepoznáme. Ortuť zahriata o viac ako 500 stupňov a bez atmosféry okamžite zmizne. Venuša sa nám po tom, čo ju preskúmali naše sovietske sondy, zjavila aj v podobe malého pekla. Obrovský skleníkový efekt, atmosférický tlak 90-krát vyšší ako u nás, teplota vyššia ako na Merkúre (550-590 °C) a para kyseliny sírovej v atmosfére oxidu uhličitého.

Mars