(Imagen: © Vadim Sadovski / Shutterstock)
La mayoría de los planetas pueden existir por mucho, mucho tiempo, pero no pueden durar para siempre. Las estrellas hambrientas y los vecinos planetarios violentos pueden destruir completamente un mundo, mientras que los impactos y el volcanismo excesivo pueden hacer que un mundo habitable sea estéril al despojar al planeta de su agua. También hay muchas formas teóricas que podrían significar el fin de un planeta, pero no lo han hecho, hasta donde sabemos.
"Los planetas mueren todo el tiempo en nuestro vecindario galáctico", escribió Sean Raymond, modelador planetario del Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux en Burdeos, Francia, en su serie de blogs sobre cómo mueren los planetas. Raymond ha investigado innumerables formas en que los planetas podrían llegar a su fin. Si bien no todos los planetas mueren, la mayoría finalmente encuentra su camino hacia la morgue planetaria.
Catástrofe climática
El ciclo climático de la Tierra desempeña un papel importante para garantizar que el planeta no sea ni demasiado caliente ni demasiado frío para mantener la vida. Pero no se necesita mucho para que el clima en un mundo rocoso como la Tierra se salga de control, lo que desencadena eventos que conducen a un planeta increíblemente caliente o un mundo de bola de nieve.
En la Tierra, la temperatura está regulada por la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. Dióxido de carbono y otros gases de invernadero en la atmósfera (como el agua, el metano y el óxido nitroso) actúan como una manta, manteniendo el planeta caliente al ralentizar la cantidad de radiación del sol que escapa al espacio. Cuando el dióxido de carbono se acumula en la atmósfera, calienta la superficie del planeta, haciendo que llueva más. La lluvia luego elimina parte del dióxido de carbono de la atmósfera y lo deposita en las rocas de carbonato en el fondo marino, y el planeta comienza a enfriarse.
Si el dióxido de carbono se acumula en la atmósfera más rápido de lo que puede reabsorberse en las rocas, debido a algo como una mayor actividad volcánica, por ejemplo, puede desencadenar un efecto invernadero desbocado. Las temperaturas pueden elevarse por encima del punto de ebullición del agua, lo que puede ser un problema para mantener la vida, ya que toda la vida tal como la conocemos requiere agua. El aumento de las temperaturas también puede permitir que la atmósfera escape al espacio, eliminando el escudo protector que desvía la radiación del sol de un planeta y otras estrellas.
"La calefacción de invernaderos es una realidad para la atmósfera y es deseable hasta cierto punto", escribió Raymond. "Pero las cosas pueden salirse de control".
El calor no es la única forma en que el clima puede volverse mortal. Cuando un planeta se enfría lo suficiente, ese cuerpo se convierte en un mundo de bola de nieve, un objeto rocoso cubierto de hielo. El hielo y la nieve son brillantes y reflejan gran parte del calor de una estrella en el espacio, haciendo que el mundo se enfríe aún más. En un mundo con volcanes de superficie, las erupciones pueden arrojar dióxido de carbono y otros gases a la atmósfera, calentando el mundo nuevamente. Pero si las condiciones de la bola de nieve ocurren en un planeta que carece de tectónica de placas, y por lo tanto, de volcanes, el mundo puede estar permanentemente bloqueado en un estado de bola de nieve.
Según Raymond, todos los planetas potencialmente portadores de vida corren el riesgo de catástrofe climática, que puede hacer que un planeta sea inhabitable pero no destruirlo por completo.
Lava o vida
El tirón de los mundos vecinos puede tirar de la órbita de un planeta, lo que ejerce presión sobre el interior del planeta y aumenta el calor de la capa media de la Tierra, el manto. Ese calor debe encontrar una manera de escapar, y el método más típico es a través de un volcán.
La actividad volcánica puede afectar significativamente el medio ambiente de un planeta. De acuerdo con la Corporación Universitaria de Investigación Atmosférica, las partículas de gas y polvo arrojadas a la atmósfera por un volcán pueden afectar la atmósfera de un planeta, enfriar el planeta y protegerlo de la radiación entrante. En 1815, la erupción de Monte Tambora, la erupción más grande en la historia registrada de la Tierra, arrojó tanta ceniza que redujo las temperaturas globales, haciendo de 1816 el llamado "año sin verano".
Los volcanes también pueden causar el efecto contrario, el calentamiento global, ya que liberan gases de efecto invernadero a la atmósfera. Las erupciones volcánicas frecuentes y grandes podrían desencadenar un efecto invernadero desbocado que convertiría un mundo habitable como la Tierra en algo más como Venus.
No tenemos que buscar lejos un ejemplo de la vida real de un mundo volcánico. La luna de Júpiter Io es el cuerpo con mayor actividad volcánica en el sistema solar, con cientos de volcanes en erupción continua. Si la Tierra se tirara tanto como Io se tira de la fuerza gravitacional de Júpiter, la Tierra tendría 10 veces más actividad volcánica que Io, según Raymond.
Calamidad del cometa
Los asteroides rocosos y los cometas helados son "migajas" planetarias que pueden causar problemas significativos a sus mundos vecinos, especialmente cuando son arrojados por gigantes de hielo y gas.
A medida que los planetas se asientan en sus órbitas finales, sus remolcadores gravitacionales pueden mover asteroides y cometas. Algunos pueden ser empujados hacia las afueras del sistema planetario, mientras que otros son arrojados hacia el interior, eventualmente colisionando con mundos rocosos, donde la vida puede estar tratando de evolucionar.
En nuestro sistema solar exterior, los movimientos finales de Neptuno al establecerse en su órbita permanente empujaron múltiples cometas hacia adentro, pasándolos de planeta en planeta hasta que llegaron a Júpiter. Júpiter arrojó algunos de estos cuerpos helados hacia afuera, pero otros fueron arrojados hacia la Tierra durante un período conocido como el Bombardeo pesado tardío.
Hoy, la Tierra está acumulando constantemente alrededor de 100 toneladas (90 toneladas métricas) de material interplanetario cada día en forma de polvo. Los objetos de más de aproximadamente 330 pies (100 metros) caen a la superficie solo una vez cada 10,000 años, mientras que los cuerpos de más de dos tercios de una milla (1 kilómetro) se estrellan solo una vez cada varios 100,000 años, según la NASA. Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra.
Cuando los planetas gigantes lanzan estas migajas destructivas hacia el sol, las colisiones se disparan y los impactos ocurren con mayor frecuencia. Los objetos de tamaño mediano pueden arrojar polvo y escombros a la atmósfera, lo que puede interferir con los procesos atmosféricos. Los impactos gigantes pueden causar efectos aún más graves, no solo por la devastación en la zona cero, sino también porque pueden arrojar suficientes escombros para causar un impacto de invierno, arrojando al planeta a una mini edad de hielo. Con suficientes impactos disparados seguidos, los efectos climáticos podrían desarrollarse unos sobre otros hasta que eventualmente hicieran al mundo inhabitable.
Sobre la base de las observaciones de los restos planetarios encontrados alrededor de otras estrellas, Raymond calculó que alrededor de mil millones de planetas similares a la Tierra en la galaxia eventualmente serán destruidos por un bombardeo de asteroides.
Un mal hermano mayor
Como el objeto más masivo del sistema solar después del sol, Júpiter actúa como un hermano mayor protector, protegiendo los planetas rocosos más pequeños de los escombros, y los gigantes alrededor de otros mundos probablemente juegan el mismo papel. Pero si un gigante gaseoso como Júpiter se volviera inestable, podría tener un efecto devastador en los mundos más pequeños a su alrededor.
Después de que se forman las estrellas, el disco de material sobrante da lugar a planetas. Los tirones gravitacionales del gas y el polvo en el disco ejercen una fuerza sobre los planetas y pueden mantener a los gigantes de gas en línea durante los primeros millones de años. Sin embargo, una vez que desaparece, los planetas pueden cambiar sus órbitas más fácilmente. Debido a que los planetas gigantes son mucho más pequeños que sus hermanos rocosos, sus empujes gravitacionales pueden hacer una diferencia significativa al cambiar las órbitas de planetas más pequeños. Pero los mundos grandes no son inmunes; dos planetas gigantes pueden tirarse el uno al otro, e incluso pueden pasar extremadamente cerca uno del otro. Según Raymond, estos gigantes rara vez chocan, en cambio, se dan patadas gravitacionales entre sí. Eventualmente, algunos mundos podrían ser expulsado de órbita completamente y se consigna a flotar a través del espacio no unido a ninguna estrella.
Raymond calculó que aproximadamente 5 mil millones de mundos rocosos han sido destruidos por gigantes gaseosos. La mayor parte de la destrucción probablemente ocurrió poco después de que se formaron los planetas. Sin embargo, un puñado probablemente sucedió más tarde en la vida del sistema, después de que la vida tuvo tiempo de evolucionar. Si solo el 1% de los gigantes gaseosos se volvieron inestables más adelante en su vida planetaria, entonces es posible que 50 millones de sistemas planetarios hayan destruido mundos habitados arrojándolos a su estrella.
Bocadillos estelares
Al igual que los planetas, las estrellas pueden llegar a su fin, y su transformación puede tener efectos drásticos en los planetas que las orbitan.
Estrellas enanas rojas, por ejemplo, puede llevar más de 100 millones de años alcanzar su brillo a largo plazo, diez veces más que nuestro sol. Los planetas que orbitan alrededor de una enana roja pueden estar dentro de la zona habitable durante algunos millones de años, pero a medida que la estrella se vuelve más brillante, cualquier agua que sostenga la vida puede evaporarse bajo las temperaturas más altas.
Pero los planetas que orbitan alrededor de una enana roja y caliente aún podrían mantener la vida. "No sabemos si este proceso seca los planetas por completo o simplemente elimina algunas capas externas del océano", escribió Raymond. "Si un planeta tiene suficiente agua atrapada en su interior (se cree que la Tierra tiene algunas veces su agua superficial en el manto), entonces podría resistir la pérdida de sus océanos desgasificando otros nuevos. Es una interacción compleja entre geología y astronomía y el resultado es desconocido, por ahora ". Raymond estimó que 100 mil millones de planetas pueden haber sido secados por su enana roja.
Las estrellas similares al sol les dan a los planetas habitables más tiempo para retener el agua, lo que le da una oportunidad a la vida. Pero la temperatura del sol también está cambiando, brillando lentamente durante miles de millones de años. Raymond dijo que en mil millones de años, el planeta ya no estará en la zona habitable; el agua ya no permanecerá líquida en la superficie de la Tierra. En cambio, el planeta sufrirá un rápido efecto invernadero y eventualmente terminará pareciéndose a Venus.
Cuando una estrella similar al sol alcanza los 10 mil millones de años, se quedará sin hidrógeno y se expandirá a entre 100 y 200 veces su tamaño actual. (Nuestro sol tiene 4.500 millones de años, así que tenemos algo de tiempo antes de que esto suceda). En el sistema solar, Venus y Mercurio serán tragado por la estrella, mientras que la gravedad cambiante del sol empujará a Marte y los planetas exteriores más lejos. La Tierra está justo en el borde y puede sufrir cualquier destino. Aproximadamente 4 mil millones de mundos rocosos son probablemente consumidos por una estrella que se ilumina lentamente.
Las estrellas más masivas explotan en supernova ardiente después de una vida relativamente corta de unos pocos millones de años. No se han encontrado planetas alrededor de estas estrellas masivas, pero eso podría deberse a que hay muy pocas estrellas masivas para buscar, y los exoplanetas aún son difíciles de encontrar, escribió Raymond. De cualquier manera, cualquier planeta alrededor de estas estrellas gigantes probablemente será destruido por la muerte explosiva de la estrella.
Este artículo fue inspirado por la serie del astrónomo Sean Raymond sobre Cómo mueren los planetas.
Recursos adicionales:
- Aprenda más sobre la evolución planetaria en Blog PlanetPlanet de Sean Raymond.
- Lea más sobre el "migas" planetarias que llegan a la Tierra, del Centro para objetos cercanos a la Tierra.
- Obtenga más información sobre las diferencias entre diferentes tipos de estrellas.
