سیارۀ زمین چقدر عمر خواهد کرد؟

به گزارش فرادید، سیاره‌ها مراحل زندگی متفاوتی را پشت سر می‌گذارند: شکل می‌گیرند، تکامل می‌یابند و در نهایت پایان می‌یابند. اما جدول زمانی این فرآیندها بین سیاره‌های زمین‌مانند و سیاره‌هایی که به دورِ ستاره‌های کم‌قدرت‌تر می‌چرخند، به‌اندازه‌ی چشمگیری متفاوت است. برای اینکه بهمیم بیشتر سیاره‌ها چقدر عمر می‌کنند، اول از همه، باید چرخه زندگی سیاره‌ها را درک کنیم. 

سیاره‌ها به شکل دانه‌های گرد و غبار میکروسکوپی در دیسک‌های پیرامون ستاره‌های جوان آغاز می‌شوند و در نهایت با مجموعه‌ای از برخوردها به حجم عظیمی رشد می‌کنند. 

سیاره‌های غول‌پیکر گازی مانند «مشتری» و «زحل» با هسته‌های عظیم سنگی و یخی آغاز می‌شوند و سپس از دیسک اطرافشان گاز جذب می‌کنند تا غول شوند. سیاره‌های سنگی مانند «زمین»، پس از ناپدید شدن دیسک گازی خورشید، مرحله‌ای نهایی از برخوردهای بزرگ با سیاره‌ها و اجرام کوچک دیگر را تجربه می‌کنند. با این حال، هنوز میان دانشمندان درباره ترتیب شکل‌گیری سیاره‌ها اختلاف عقیده وجود دارد. 

تعریف «پایان» یک سیاره پیچیده‌تر است. می‌توان گفت یک سیاره تا زمانی که نابود نشده، عمر می‌کند یا می‌توان پایان یک سیاره را زمانی تعریف کرد که دیگر با همان شرایط اولیه عمل نمی‌کند. می‌توان گفت این دنیایی بود که روزی این شرایط را داشت، اما اکنون تغییر کرده و شرایط بسیار متفاوتی دارد. 

بیایید زمین را در نظر بگیریم. مانند بسیاری دیگر، طول عمر سیاره ما به تکامل خورشید بستگی دارد. خورشید در حال حاضر گرما و نور را از طریق همجوشی هسته‌ای در هسته خود تولید می‌کند، فرآیندی که طی آن هیدروژن به هلیوم تبدیل می‌شود. حدود ۵ میلیارد سال دیگر، هیدروژن خورشید تمام می‌شود و خورشید به یک غول سرخ تبدیل شده و در نهایت فرو می‌ریزد. 

تصویری از پروکسیماب، یک کوتوله سرخ کم‌نور که نزدیک‌ترین ستاره به خورشید است. سیاره‌هایی که به دور کوتوله‌های سرخ می‌چرخند معمولاً عمر طولانی‌تری دارند

زمین ما به چندین روش «می‌میرد». ابتدا خورشید که به‌تدریج روشن‌تر می‌شود، شرایط زمین را غیرقابل‌سکونت خواهد کرد و اقیانوس‌ها را تبخیر می‌کند. سپس وقتی خورشید به غول سرخ تبدیل شد ممکن است زمین را ببلعد. در نهایت، اگر زمین هنوز وجود داشته باشد، به فضای میان‌ستاره‌ای پرتاب خواهد شد. 

بر پایه این محاسبات، کل طول عمر زمین حدود ۹.۵ میلیارد سال خواهد بود. زمین احتمالاً به اندازه بیشتر سیاره‌ها عمر نخواهد کرد، زیرا بیشتر ستاره‌ها کوتوله‌های سرخی هستند که کوچک‌تر و سردتر از خورشید ما هستند و سوخت خود را بسیار کندتر می‌سوزانند. بنابراین می‌توانند تریلیون‌ها سال دوام بیاورند. 

در این حالت، ممکن است مرگ سیاره ناشی از پایان ستاره نباشد، بلکه فرآیندی درونی سبب نابودی سیاره‌ها شود. 

مَتیو رینهولد، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه آکسفورد، شبیه‌سازی کرده که چه بر سر یک سیاره فرضی قابل‌سکونت که به دور یک کوتوله سرخ می‌چرخد، خواهد آمد. فعالیت‌های زمین‌شناسی مانند جابجایی صفحات زمین برای سکونت‌پذیری حیاتی هستند، زیرا موجب حرکت مواد مغذی بین گوشته و سطح سیاره و کنترل چرخه کربن-سیلیکات می‌شوند. 

رینهولد می‌گوید ما می‌خواهیم سیاره‌ای داشته باشیم که بتواند اقلیم خود را تثبیت کند و چرخه کربن-سیلیکات، ترموستات طبیعی زمین است. 

این دانشمند دریافته که همرفت گوشته بین ۳۰ تا ۹۰ میلیارد سال دوام خواهد داشت، در حالی که ذوب گوشته ممکن است بین ۱۶ تا ۲۳ میلیارد سال ادامه یابد. اگرچه این بازه‌های عددی خیلی گسترده هستند، اما نشان می‌دهند هر سیاره زمین‌مانند که به دور کوتوله سرخ می‌چرخد، به دلیل فرآیند درونی خود پیش از پایان عمر ستاره‌اش از بین خواهد رفت. حتی در کوتاه‌ترین بازه‌ها، بیشتر سیاره‌های سنگی به دور کوتوله‌های سرخ، شرایط خود را برای میلیاردها سال حفظ خواهند کرد. 

ستاره‌های بزرگ‌تر عمر بسیار کوتاه‌تری دارند، زیرا سوخت هسته‌ای خود را سریع‌تر مصرف می‌کنند. بنابراین سرنوشت یک سیاره داخلی که به دور یک ستاره سفید نوع A می‌چرخد، به طول عمر ستاره بستگی دارد که بین ۱۰۰ میلیون تا ۱ میلیارد سال است. 

رینهولد می‌گوید ممکن است سیاره‌های غول‌پیکر گازی جوّ خود را به دلیل نور شدید ستاره از دست بدهند و به سیاره‌های سنگی تبدیل شوند. این فرآیند به نزدیکی سیاره به ستاره، میزان تابش ستاره و شدت گرانش سیاره بستگی دارد. هرقدر گرانش آن‌ها قوی‌تر باشد، بهتر می‌توانند جوّ خود را نگه دارند و هرقدر تابش ستاره بیشتر باشد، توانایی ستاره در زدودن جوّ شدیدتر است. بسته به این عوامل، این فرآیند ممکن است میلیون‌ها تا میلیاردها سال طول بکشد. 

حتی زمانی که شرایط یک سیاره با گذشت زمان تغییر می‌کند، خود سنگ سیاره هنوز وجود دارد، اما در بازه‌های زمانی طولانی، احتمال رخدادهای نادر افزایش می‌یابد و سرنوشت سیاره ممکن است برخورد با سیاره‌ای دیگر یا پرتاب شدن از مدارش باشد. 

در این آشفتگی طی کوادریلیون‌ها سال، سیاره‌هایی که از ستاره‌هایشان پرتاب شده‌اند، از کهکشان بیرون رانده می‌شوند تا برای همیشه در خلأ سرگردان بمانند. آنچه به‌راستی سرنوشتشان را تعیین می‌کند، به ماهیت پایان جهان بستگی دارد.