С одной стороны, Плутон далекий от Солнца и холодный мир. С другой - Солнце будет менять свою яркость со временем. В одном из вопросов недавнего интервью меня спросили, имеет ли Плутон шансы оказаться в зоне обитаемости? Попробуем разобраться.
 Плутон и Солнце-красный гигант, скриншот Universe Sandbox 2
Немного физики
Свет, исходящий от Солнца, подчиняется закону обратных квадратов - Юпитер в пять раз дальше Земли, но получает только 1/25 солнечного света и тепла. Плутон находится на эллиптической орбите, приближающейся к Солнцу до 30 астрономических единиц (расстояний до Земли) и отдаляющейся на 50. Следовательно, для того, чтобы Плутон получал такое же количество света, как и Земля, Солнце должно светить от 302=900 до 502=2500 раз сильнее. И что самое интересное, в жизни нашей звезды будет период сравнимой яркости.
Эволюция Солнца
 Как меняется яркость Солнца со временем, источник
Примерно 6 миллиардов лет Солнце будет плавно наращивать яркость, пока не увеличит ее примерно в два раза (разные источники дают отличающиеся оценки, поэтому я специально округляю величины). Для Плутона это ничего не значит, но вот Земле опасность стать Венерой из-за пошедшего вразнос парникового эффекта угрожает уже где-то через 2 миллиарда лет. Затем весь водород в ядре превратится в гелий, Солнце станет субгигантом, а его яркость увеличится примерно в 50 раз. На очень короткий момент Плутон погреется в гелиевой вспышке, когда начнется синтез углерода из гелия, но ее продолжительность оценивают минутами, и Солнце снова вернется к уровню светимости 50х. Но вот через 7-8 миллиардов лет гелий в ядре закончится, наша звезда станет красным гигантом и будет светиться примерно в 2000 раз ярче, что как раз попадает в нужный нам диапазон.
Тонкая настройка
Предсказывать точно условия на Плутоне через восемь миллиардов лет - крайне неблагодарное занятие, так что придется ограничиться предположением, что карликовая планета должна будет получать примерно такое же количество солнечного света, как и Земля сейчас. На неизбежные неточности накладывается еще и вытянутая орбита Плутона - в ближней к звезде точке орбиты (перицентре) 2000 светимостей современного Солнца на 30 астрономических единиц дадут двойную земную интенсивность, что, прямо скажем, многовато. На условия на Плутоне будут также влиять его альбедо (доля отраженных лучей) и парниковый эффект от атмосферы, так что в итоге там могут быть как комфортные условия, так и слишком холодные или же слишком жаркие для человека.
 Скриншот Space Engine
На Плутоне обнаружены азот, метан и угарный газ, и маленькая масса карликовой планеты (всего-то 0,17 Луны) означает, что скорее всего он будет терять атмосферу и за ним будет тянуться хвост, как за кометой.
Солярис на обочине
По современным представлениям 70% радиуса Плутона составляет твердое ядро, а оставшиеся 30 - водяной лед и жидкая вода. Уже после пролета "Новых Горизонтов" мимо Плутона равнина Спутника (белая и ровная) стала рассматриваться как доказательство существования подледного океана. Так что когда Солнце - красный гигант прогреет карликовую планету, она вполне может стать сплошным океаном.
 Скриншот Space Engine
Теплый период Плутона продлится от десятков до сотен миллионов лет. В Солнце начнутся тепловые вспышки, на сотни лет резко повышающие яркость звезды, которая затем будет снижаться. Эти возмущения климат Плутона точно не улучшат. А в конце концов Солнце сбросит оболочку, которая станет планетарной туманностью, превратится в белого карлика светимостью всего-то 100 современных и начнет угасать. На Плутоне опять станет холодно, и эта зима уже продлится до конца обозримого времени.
 Скриншот Space Engine
Одна маленькая проблема
Все вышесказанное имеет смысл только в случае, если орбита Плутона не изменится сильно. А этого, к сожалению, гарантировать нельзя - орбиты небесных тел перестают быть предсказуемыми задолго до нужной яркости Солнца. Особенно сильно это относится как раз к Плутону, который сейчас находится в резонансе 3:2 с Нептуном (за три оборота Нептуна, Плутон делает два). Сегодня орбиты обеих планет выглядят стабильными, но, даже если предположить, что орбита Плутона никак не изменится, уже через несколько сотен миллионов лет нельзя будет предсказать, в какой точке этой орбиты он будет находиться в требуемый момент времени. Перицентр Меркурия может совпасть с таковым у Юпитера, и газовый гигант может выдернуть Меркурий на более отдаленную орбиту или даже выбросить из Солнечной системы задолго до поглощения Солнцем. Венера скорее всего будет поглощена расширяющейся звездой, а насчет Земли ведутся споры - она либо упадет в Солнце, либо будет выброшена на более отдаленную орбиту. Все эти беспорядки предсказуемость орбиты Плутона нисколько не увеличивают.
Так что возвращаясь к исходному вопросу, можно сказать, что Плутон вполне имеет шансы оказаться в зоне обитаемости, но не раньше, чем через семь миллиардов лет, до чего мы с вами скорее всего не доживем.
https://lozga.livejournal.com/...
Рейтинг публикации:
|
