Может ли Земля когда-нибудь стать планетой-изгоем?

Примерно через 5 миллиардов лет Солнце умрет. Но по мере старения она будет становиться ярче и горячее, и примерно через 500 миллионов лет наша звезда нагреет Землю безвозвратно. Но есть ли способ спасти нашу планету от катастрофической гибели? Действительно, есть. Наши далекие потомки могли украсть энергию с орбиты Юпитера и передать ее Земле.

Но если бы они ошиблись, наша планета вылетела бы за пределы Солнечной системы. Земля оставалась стабильной на своей орбите более 4 миллиардов лет, но ей пришлось столкнуться с ненадежным рождением. Ранняя Солнечная система была заполнена десятками, если не сотнями, твердых тел, называемых планетезималями, и все они соревновались в том, чтобы аккрецировать как можно больше материала и стать полноценными планетами до того, как его украдут другие.

В этом хаосе планетозимали столкнулись, качнулись слишком близко друг к другу и были сбиты растущей гравитационной силой газовых гигантов. Из этих десятков потенциальных планет уцелело только восемь; остальные были либо запущены на Солнце, либо выброшены в межзвездное пространство.

В будущем все будет не так красиво. С каждым днем солнце становится немного горячее и ярче — естественный побочный продукт накопления гелия в результате синтеза водорода в его ядре.

Примерно через 500 миллионов лет Солнце станет настолько горячим, что земные океаны испарятся, тектоника плит остановится, а в атмосфере накопится столько углекислого газа, что наша планета будет похожа на Венеру. Чтобы спасти себя, нам пришлось бы играть в те же гравитационные игры, к которым привыкла наша молодая Солнечная система.

Смертельный танец

Представьте, что вы стоите на железнодорожных путях, и поезд движется прямо к вам. Если бы вы хотели, чтобы ваша скорость соответствовала скорости поезда, вы могли бы просто позволить ему врезаться в вас — и хотя некоторые части вас могли бы достичь требуемой скорости, это, вероятно, не было бы так, как вы планировали.

Но вместо этого скажите, что у вас с собой был идеальный надувной мяч — мяч, который никогда не мог сломаться. (Это необходимо, чтобы эта аналогия работала, но не пытайтесь повторить это дома.)

Если бы вы бросили мяч в поезд, он ударился бы о поезд и отскочил бы к вам гораздо быстрее, чем вы его бросили, потому что его первоначальная скорость была бы больше скорости поезда. Это немного замедлило бы поезд, но из-за того, что у него было так много энергии, он даже не заметил бы этого.

Если бы вы поймали мяч, эта энергия передалась бы вам, немного ускорив вас. Если бы вы повторяли этот процесс снова и снова, в конце концов вы бы сравнялись со скоростью поезда — и безопасно. Чтобы спасти Землю, нам пришлось бы поднять ее орбиту, удерживая ее подальше от все более злобного солнца. Для поднятия орбиты Земли потребуется энергия, но, к счастью, наша Солнечная система имеет огромное количество энергии, доступной в виде орбиты Юпитера.

Проводя аналогию с поездом на орбите, мы могли бы взять камень (подойдет любой камень, но чем он больше, тем лучше) и отправить его к Юпитеру. Мы могли бы закольцевать этот камень вокруг планеты-гиганта, лишая его орбитальной энергии часть энергии и отдавая ее камню, который мчался бы обратно к Земле.

Затем мы повторяли маневр, но в обратном направлении, отдавая часть энергии камня нашей планете. Дюйм за дюймом мы могли бы красть энергию у Юпитера (который, как и поезд, даже не заметит) и поднимать орбиту Земли, сохраняя ее температуру приятной и стабильной.

Нет пути назад

Но если мы ошибемся, нам придется заплатить ад. Юпитер обладает большой орбитальной энергией. И с нашим сценарием с бросанием камней мы создадим явление, называемое эффектом резонанса. Каждый отдельный проход камня не внес бы много энергии, но если бы это происходило регулярно, по одной и той же схеме, раз за разом, то эта небольшая часть энергии усиливала бы себя, усиливая эффекты.

Если бы мы не были осторожны, мы могли бы дать Земле столько энергии, что она достигла бы скорости убегания от Солнца, навсегда покинув Солнечную систему. Однажды уйдя, он никогда не вернется, обреченный бродить по космосу как планета-изгой.

У планеты по-прежнему было бы внутреннее тепло, поэтому вулканы и горячие источники продолжали бы работать, но мы были бы заперты в постоянной ночи, которая катастрофически охладила бы атмосферу (не говоря уже о гибели всех растений и водорослей).

Астрономы считают, что такие резонансные сценарии естественным образом приводят к высвобождению еще большего количества планет-изгоев (и карликовых планет) позже в жизни солнечных систем. Например, Нептун и Плутон находятся в резонансе, и невозможно предсказать, куда пойдет орбита Плутона через 10 миллионов лет.

Есть небольшой шанс, что Меркурий окажется в резонансе с Юпитером, и небольшой шанс, что в течение следующего миллиарда лет он просто покинет Солнечную систему. По оценкам астрономов, на каждую звезду приходится от 0,25 до 10 000 планет-изгоев, и все они дрейфуют через межзвездные пустоши Млечного Пути.

Понятно, что это число слишком широкое, потому что у нас очень мало наблюдений за планетами-изгоями, и поэтому сложно построить надежную статистику. Но будем надеяться, что наши будущие потомки не добавят ненароком еще одного в список.