Elämme pienellä vihreällä planeetalla, jolla on yksi kuu, joka kiertää keltaista tähteä ja lähellä on muutama vähemmän toivottava kivi ja hiukan kauempana vieraanvaraiset kaasupallot, jotka on nimetty kaikenlaisten myyttisten jumalien mukaan. Kun tutkimme yhä kaukaisempia avaruusalueita, yritämme epätoivoisesti löytää muita tähtijärjestelmiä, jotka voisivat sisältää miellyttäviä maailmoja. Arvioidessamme näitä yrityksiä ja ymmärtämällä kuinka onnekkaita elämme järjestelmässämme, voimme tällä välin tutkia muita mahdollisia ja hulluja skenaarioita siitä, kuinka erilainen aurinkokuntamme voi olla. Huomautus nykyaikaisille ohjaajille. Mitä…
… jos Mars ei olisi menettänyt magneettikenttään
Marsilla oli kerran lupaava ilmapiiri, kun se oli lämmin, kostea ja täynnä hiilidioksidia. Se katosi, kun Punainen planeetta menetti magneettikentänsä noin 3,6 miljardia vuotta sitten, jolloin Auringon pystyi räjäyttämään ilmakehän aurinkotuulella rankaisematta. Kosmisten standardien mukaan tämä tapahtui melko nopeasti - suurin osa ilmakehästä katosi parin sadan miljoonan vuoden kuluttua magneettikentän sammuttamisesta. Nykyään Marsin ilmapiiri muodostaa noin yhden prosentin maan ilmakehästä merenpinnan tasolla, ja aurinkotuulet syövät sitä edelleen nopeudella noin 100 grammaa sekunnissa.
Tiedämme, että tällä planeetalla oli kerran magneettikenttä, koska sen pinnalla on edelleen magnetoituneita kiviä. Jotkut uskovat, että magneettikenttä hävisi asteroidien voimakkaan pommituksen vuoksi, mikä häiritsi magneettikentän muodostavan lämmön virtausta Marsin sisällä. Jos tätä ei olisi tapahtunut, Mars olisi pitänyt säilyttää primitiiviset valtamerensä ja ehkä se olisi ollut toinen elämän lähde aurinkokuntamme.
Toinen teoria ehdottaa, että vanha magneettikenttä voisi kattaa vain puolet planeetasta, mikä asettaa kyseenalaiseksi sen pitkän aikavälin elinkelpoisuuden. Marsin sisäisen ytimen koostumuksen ymmärtäminen auttaa vastaamaan tähän kysymykseen. Maapallolla nestemäinen rauta virtaa kuumemman, kovemman ytimen ympärillä, joka pitää suojaavan magneettikentän paikallaan. Jos Marsilla olisi vain sula ydin, se voisi selittää menetyksen.
… jos maapallolla ei olisi Kuua
Mainosvideo:
Uskotaan, että noin 4,5 miljardia vuotta sitten Marsin kokoinen planeettaalkio (nimeltään Theia) kaatui Maahan, työntäen siitä riittävästi materiaalia kuuomme muodostamiseen. Kuun vuorovesivaikutukset olisivat voineet vaikuttaa varhaiseen vulkaanisuuteen ja lisätä meteoriittien määrää putoamassa varhaisen elämän hävittämiseksi. Jotkut kuitenkin uskovat, että elämä ilmestyi ensin syvänmeren hydrotermisissä tuuletusaukoissa prosessissa, johon vuorovesivirrat voivat vaikuttaa positiivisesti.
Kuun nopea vuorovesi, kun Kuu oli lähempänä maata, voisi luoda matalia suolaisia merialueita, joissa protonukleiinihappojen fragmentit sitoutuvat heikoissa virtauksissa ja rappeutuvat vahvoissa, johtaen lopulta DNA: n muodostumiseen. Paleobiologin Bruce Liebermanin mukaan elämä olisi lopulta voinut muodostua ilman vuorovesiä. Mutta suku, joka johti ihmisen syntymiseen, juontuu juuri vuorovesiin."
On todennäköistä, että vuorovesivirrat auttoivat lämmön kuljettamiseen päiväntasaajasta napoihin, mikä merkitsee sitä, että jääkaudet olisivat vähemmän ankaria ilman Kuua ja vähentäisivät elämän evoluutiopaineita. Jos elämä kehittyisi maapallolla ilman Kuua, se todennäköisesti käyisi läpi vähemmän muutoksia ajan myötä ja olisi vähemmän vaihtelevaa. Päivän pituus olisi myös erilainen ilman Kuua, joka auttoi hidastamaan Maan pyörimistä kuudesta tuntiin 24 tuntiin ja myös vakauttamaan Maan kallistusta ja siten vuodenaikaa. Jokainen kuutottomassa maailmassa kehittyvä elämä kokee erittäin lyhyet päivät ja yöt ja todennäköisesti vaikeammat ilmastomuutokset.
Kuun puuttuessa elämänmuodot menettäisivät kuutamon, mikä auttaa heitä pysymään aktiivisina yöllä, vaikuttaa öisiin petoeläjiin ja kannustaa yöpimenemisen kehittymiseen. Kaikkien tuntevien lajien kulttuurielämä säilyisi ilman kuun vaikutusta.
… jos maapallolla olisi renkaita
Törmättyään epävakaaseen Theia-planeettaan, maa hankki hetkeksi renkaat, jotka lopulta sulautuivat kuuhun. Tämä tapahtui, koska roskat sijoitettiin Rochen rajan ulkopuolelle, missä painovoimat repivät kaikki syntyvät luonnolliset satelliitit. Jos pieni kuu tai satelliitti olisi liian lähellä maapallon vetovoimaa, se räjähtää myöhemmin muodostuessa pysyvä rengas.
Saturnuksella on jäärenkaita, jotka tuskin kestäisivät pitkään, jos ne olisivat niin lähellä aurinkoa kuin me, mutta teoreettisesti kivirenkaat voisivat selviytyä, vaikka ne olisivatkin erilaisia kuin Saturnuksen renkaat. Vaikutus olisi ilmeinen, koska renkaiden heittämät varjot johtaisivat kylmiin talviin ja auringonvalon heikkenemiseen molemmilla pallonpuoliskoilla. Jos älykäs elämä muodostuisi sellaisissa olosuhteissa, renkaat häiritsisivät maapohjaisen optisen tähtitieteen kehitystä. Ne vaikeuttaisivat merkittävästi myös avaruusmatkoja ja satelliitteja avaruusjätteiden vuoksi.
Tällaiset renkaat näyttäisivät erilaisilta riippuen maapallon alueelta, josta niitä katsottiin - ohut viiva taivaalla Perun yläpuolella, voimakas valokaari puolet taivaasta Guatemalassa, 180 asteen ilmakehän kello Polynesiassa ja kaikkialla läsnä oleva hehku horisontissa Alaskassa. Voidaan vain spekuloida siitä, kuinka maailman muinaiset kansat olisivat sisällyttäneet nämä uskomattomat lajit mytologiaansa ja kosmologiaansa.
… jos Jupiter olisi tähti
Auringon järjestelmän suurimmasta planeetasta olisi joidenkin mukaan pitänyt tulla tähti, ruskea kääpiö, mutta siitä puuttui pieni massa. (Muiden mielestä Jupiterin piti olla 13 kertaa suurempi tämän tekemiseksi.) Jos Jupiterista olisi tullut tähti, se olisi himmeä ja kaukana, hieman kirkkaampi kuin Venus. Tällainen tähti ei tuottaisi tarpeeksi valoa tai lämpöä ja olisi viisi kertaa kauempana maapallosta kuin aurinko, joten se (onneksi) ei vaikuta elämän kehitykseen maapallolla.
Jupiterin muuttaminen tähtiä ei ole niin helppoa, vaikeampaa kuin vain planeetan palaminen tuleen. Koska Jupiter koostuu pääosin vedystä, sen sytyttämiseksi joudut peittämään sen hapolla puolet Jupiterin tilavuudesta: tuloksena on vesi. Mutta tarvitsemme tähtiä, ei suurta poltinta. Fuusion aloittamiseksi kuten aurinko, tarvitaan enemmän vetyä. Kestää vielä 13 Jupiteria ruskeasta kääpiöstä, 79 punaisesta kääpiöstä ja 1 000 kertaa enemmän Jupiteria auringon kokoisesta tähdestä.
Simulaatiot ovat kuitenkin osoittaneet, että Jupiterin koon lisääminen auringon kokoon aiheuttaa kaaoksen aurinkokunnassa. Ulkoplaneettojen satelliitit lentävät kiertoradasta eri suuntiin ja asteroidihihna tuhoutuu kokonaan. Ja vaikka elohopea ja Venus pysyvät melkein ehjinä, maapallot lopulta törmäävät toiselle planeetalle tai kiertoradalle lähempänä aurinkoa.
… jos maa kiertyisi toiseen suuntaan
Maapallon käännöksen selvin vaikutus olisi aurinko, joka nousee lännessä ja laskeutuu idässä, mutta se ei ole vielä kaikki. Pennsylvanian yliopiston astrofysiikan Kevin Lumanin mukaan”Maa pyörii tällä tavalla, koska se oli niin syntynyt. Kun aurinko oli vastasyntynyt tähti, ympärillä oli koko joukko kaasua ja pölyä, joka pyörii suuressa kiekonmuotoisessa rakenteessa. Ainoa planeetta, joka pyörii vastakkaiseen suuntaan, on Venus, ja tämä johtui todennäköisimmin miljardeja vuosia sitten tapahtuneesta törmäyksestä. Tällaisen prosessin toistaminen maapallolla sulkee todennäköisesti pois tarkkailijat pitkiä kesiä.
Vaikka tämä tapahtuu taikuuden tai muukalaisten pyynnöstä, seuraukset ovat erittäin vakavat. Coriolis-ilmiö, joka määrittelee kuinka maapallon pyörimissuunta siirtyy tuulen käyttäytymiseen, käännetään kokonaan. Kaupan tuulet kohtaavat toiset, mikä johtaa ilmastonmuutokseen monilla alueilla. Tämä vaikuttaa etenkin Eurooppaan, kun Atlantin yli Meksikonlahdesta puhaltavat lämpimät tuulet korvataan idästä tulevalla Siperian kylmällä puhaltamalla.
Muualla maapallolla pyörimissuunnan muutoksella voi olla suotuisampi vaikutus. Pohjois-Afrikassa sademäärät lisääntyvät, ja Välimerelle tulevan jokiveden määrä muuttaa sen käytännössä makeavesijärveksi. Lämmin ilma lähetetään Pohjois-Tyynenmeren ja Etelä-Atlantin alueelle, mikä tekee Alaskasta, Kaukoidän Venäjästä ja Antarktikan osista houkuttelevammat elämälle.
… jos vaihtaisimme paikkoja Marsilla
Jos Maata ja Marsia järjestetään uudelleen, vaikutukset ovat varsin mielenkiintoisia: Marsin lämpötilat nousevat, polaariset korkit sulavat, kaasut vapautuvat maaperästä ja ilmasto muuttuu melkein yhtä lämpimäksi kuin nyt maan päällä. Toisaalta maa tulee paljon kylmempää. Lisää ongelmia syntyy sisäisen aurinkokunnan epävakaudesta johtuen vaikutuksesta, joka planeettojen kiertoradalla on toisiinsa.
Planeettafysiikka Renu Malhotra Arizonan yliopistosta suoritti simulaatioita, jotka osoittivat planeettaratojen kiertävän vakavasti. Hän yritti sivuuttaa elohopean tuloksia, mutta kaikki johti siihen, että Mars poistuu aurinkokunnasta. Muut simulaatiot ovat osoittaneet, että Maa ja Mars saavuttavat epävakaat kiertoradat Jupiterin vaikutuksesta. Tämä viittaa siihen, että sisäisen aurinkokunnan kiertorata on melko epävakaa, mikä asettaa kyseenalaiseksi joidenkin futuristien ehdotukset siirtää Marsia lähemmäksi aurinkoa.
On huomattavaa, että jos tällainen kiertoradan mekaniikka toimisi, maa vaihtaisi täydellisesti paikkoja Venuksen kanssa. Tutkimus osoitti, että maapallo tai maanpäällinen planeetta voisi olla asuttava Venuksen kiertoradalla, jonka sijainnin arvioidaan yleensä olevan hieman lähempänä aurinkoa kuin on välttämätöntä elämälle. Kaksinkertaistuvasta auringonsäteilystä huolimatta pilvipeite pitäisi pinnan lämpötilan hyväksyttävissä rajoissa.
… jos asumme galaksin keskustassa tai reunalla
Näyttää siltä, että elämme Linnunradan melko tylsällä alueella kaukana galaktisen keskuksen hälinästä. Jos olisimme galaksin keskustassa, yötaivas olisi paljon kirkkaampi, ja siinä olisi joukko kirkkaita (kuten Venus) tähtiä, koska ytimen tähtiä erottaa useita valoviikkoja, ei vuotta. Tähtien tiheys lähellä keskustaa on 10 miljoonaa tähteä kuutiometriä kohti, kun se on heikossa segmentissä 0,2. Lähellä on myös monia supernoovia ja supermassiivinen musta aukko, mutta mitä voit tehdä, kaupungin elämä on sellaista.
Sillä välin, jos olisimme lähempänä Linnunradan reunaa, tuskin mitään olisi muuttunut, jos elämä olisi ollut syntynyt ollenkaan. Tähtisysteemeillä galaksien reunalla on alhaisempi metallisuus, ts. Niissä on vähemmän vetyä ja heliumia raskaampia elementtejä. Vähentyvät metallisten elementtien tasot tarkoittavat, että Jupiterin kaltaiset kaasu jättiläiset, jotka kerääntyvät hitaasti kiinteiden ytimien ympärille, ilmestyvät vähemmän. Koska kaasu jättiläiset eivät ota osuutta, kiinteät maailmat ovat alttiimpia komeetan vaikutuksille. Lisäksi maapallon yötaivas galaksin reunalla on tylsää ja tyhjää.
Lähiöissä asumisella voi olla myös positiivisia puolia. Jotkut uskovat, että elinolosuhteet sopivat sarjaan avainolosuhteita, jotka täyttyvät vain suhteellisen kapealla alueella, jota kutsutaan galaktisen asumisalueeksi. Vuonna 2001 Guillermo Gonzalez totesi, että galaktisen keskuksen tiheät supernovat ja korkeat säteilytasot estävät elämän syntymistä. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan tämä väite on melko skeptinen, koska suuret mahdollisuudet elämän kehittymiseen kompensoivat usein suoritettuja supernoovasterilointeja.
… jos olisi kaksi aurinkoa
Vuonna 2011 tähtitieteilijät havaitsivat ensimmäisen tunnetun planeetan binaaritähtien järjestelmässä, joka tunnetaan myös nimellä useita kiertoradalla oleva planeetta, nimeltään Kepler-16b. Carnegien tiedeinstituutin astrofysiikilta Alan Bossilta kysyttiin, miltä maapallo näyttäisi tällaisissa olosuhteissa. Hän sanoi:”Hieman kylmä. Vaikka se on lähempänä tähtiään kuin Maa on oma, nämä tähdet eivät ole niin kirkkaita, joten lämpötila planeetalla on vain -73 astetta. Jos korvaamme aurinkomme näillä tähtiillä, olisimme vielä kylmempiä, koska olemme kauempana auringosta kuin tämä Tatooine."
Kaikki binaarijärjestelmät eivät tietenkään ole samoja, ja jotkut tilanteet soveltuvat paremmin elämän kehittämiseen. American Astronomical Society -yhdistyksen 223. kokouksessa vuonna 2014 esitelty tutkimus osoitti, että jotkut binaariset tähtijärjestelmät voivat olla suotuisampia elämän kehitykselle kuin yhtenäiset tähtijärjestelmät. Parilliset tähdet, joiden kierto on synkronoitu, vähentävät toistensa auringonsäteilyä ja tähtituuleja, jotka usein puhdistavat planeettojen ja kuiden ilmakehästään.
Astrofysiikan Paul Masonin tutkimus on osoittanut, että tähdet, jotka kiertävät toisiaan 10–60 maapäivän aikana, kohdistavat vuorovesivoimia, jotka vähentävät pyörimistä ja vähentävät tähtituulia, mikä voisi laajentaa mahdollisesti asutettavien vyöhykkeiden valikoimaa järjestelmässä yhdistämällä kahden tähden valon yhden sijasta. Mason myönsi, että sillä on kaksi aurinkoa, Venus pystyisi säästämään vettä, ja maa olisi kosteampi maailma.
… jos aurinko katosi
Muinaisten peloista huolimatta aurinko ei aio yhtäkkiä sammua, ja sellainen skenaario on fyysisesti mahdoton, sikäli kuin tiedämme. Mutta jos niin tapahtuisi, maa ei jäätyisi hetkessä. Jos pysymme kiertoradalla kerran rakastetun tähden jäähtyneellä ja kuolleella maalialueella, lämpötila laskee alle -17 celsiusastetta viikossa ja -73 asteeseen vuodessa. Ilman fotosynteesiä kasvien elämä haalistuu nopeasti, samoin kuin kaikki muut elämät valtamerten jäätyessä.
Yläkerrokset eristävät syvät vedet ja estävät valtameriä jäätymästä satojen tuhansien vuosien ajan, joten jotkut valtameren ja geotermisen elämän muodot voivat säilyä. Kammottava, mutta puut kestävät vielä useita vuosikymmeniä hitaan aineenvaihdunnan ja sokerivarastojen ansiosta. Paras paikka ihmisten selviytymiselle olisi ydinsukellusveneet tai kenties asunnot, jotka on rakennettu geotermisesti rikkaisiin maihin, kuten Islantiin.
Kylmäkuoleman lisäksi asumisessa maailmassa, jossa ei ole aurinkoa, on edelleen joitain etuja. Auringonvalojen riski vähenee, satelliittiviestintä ja tähtitieteilijöiden olosuhteet paranevat.
Mutta yleensä tietysti se olisi parempi auringon kanssa. Vaikka poistaisit auringon vain sekunniksi ilman aurinkovoimaa, kaikki aurinkojärjestelmän esineet pyöreän kiertoradan sijaan kulkevat suorassa linjassa. Sekuntia myöhemmin, kun aurinko palaa, kaikki kaasu jättiläisistä kosmiseen pölyyn on uusilla kiertoradalla, joista osa on epävakaa. Myös heliosfääri, joka suojaa aurinkokuntaa ekstrasolaarisesta säteilystä, häviää hetkeksi. Yksi sekunti ilman suojaa antaa ulomman säteilyn tunkeutua tunkeutumiseen, mikä johtaa aurinkojen esiintymiseen ympäri maailmaa, häiritsee satelliitteja ja sähköverkkoja tai mahdollisesti steriloi maapallon.
… jos maa kohtaa mustan aukon
Lähes jokainen utelias lapsi tässä maailmankaikkeudessa on ajatellut vaikutuksia, joita mustalla aukolla voi olla maapallolla tai ainakin täällä asuvissa ihmisissä. Frank Hale Stanfordin yliopistosta on ehdottanut, mitä olisi voinut tapahtua, jos kolikonkokoinen musta reikä, jolla olisi suunnilleen sama massa kuin Maalla, päätyisi planeetan keskelle. Ei sitä, että avaruusimuri imee maapallon, mutta silti tulee jonkin verran levottomuutta.
Mustaan reikään putoava aine tulee erittäin kuumaksi, aiheuttaen säteilyn ja paineen työntääkseen aineen ulkokerrokset ulos ja aiheuttaa näyttävän räjähdyksen, joka ampui maasta kuin ylikuumennettu plasma. Vauhdin säilyttäminen varmistaa, että Maan massa pyörii nopeammin mustan aukon ympärillä ja luo lisäyslevyn, joka rajoittaa nopeutta, jolla Maan massa imeytyy. Maa muuttuu nopeasti pyöriviksi raunioiksi, mutta kestää jonkin aikaa, ennen kuin se syö.
Pienempi musta reikä ei ole niin paha. Universumin uskotaan täyttyvän alkeisilla mustilla reikillä, joiden massa vastaa pienen vuoren massaa. Nämä mustat aukot varjelevat kaasujättiläisten sisällä ja johtavat ennenaikaisten supernovien syntyyn. Jos tällainen musta aukko kaatuu maan päälle suurella nopeudella, se voi vain lentää läpi. Tällainen törmäys johtaa energian vapautumiseen, joka vastaa tonnin TNT: n räjähdystä, mutta se venyy koko polun matkalla, joten tuskin kukaan huomaa. Tällaisen mustan aukon kulkeminen Maan läpi jättää kuitenkin "pitkän säteilyn vaurioittaman materiaaliputken, joka pysyy tunnistettavana geologisen ajan kuluessa".
Asiat olisivat tummempia, jos aurinkokunta törmääisi supermassiiviseen mustaan reikään, jonka massa on miljoona kertaa auringon massa, mahdollisesti kahden törmäävän galaksin painovoiman vaikutuksesta. Tähtitieteilijä Christopher Springob uskoo epäilevänsä jotain olevan vialla, kun musta aukko lähestyi 1000 valovuotta aurinkokunnasta. Sen jälkeen meillä oli vain muutama tuhat vuotta valmistautua sen saapumiseen, minkä jälkeen tämä musta reikä häiritsee merkittävästi planeettojen kiertoratoja ja puree tähtijärjestelmään. Kun musta aukko on valovuoden sisällä, sen painovoima revitään maailman toisistaan niin, että maapallo pureskellaan hyvin ennen lopullista nielemistä.
Tai ei. Samir Mathur Ohion osavaltion yliopistosta uskoo, että hänellä on matemaattinen todiste siitä, että emme ehkä edes huomaa, että musta aukko syö meitä.