2012 Rugpjūčio 03

Žemės odisėja: permaininga mūsų planetos galaktinė kelionė

veidas.lt

Milijardus metų Žemė tęsia savo pavojingą kelionę per kosmosą. Kaip mūsų planeta sukasi apie Saulę, taip visa Saulės sistema atlieka daug didingesnę kelionę, apskriedama mūsų visatos salą per 200 milijonų metų.

ardydami per Paukščių Tako diską, skriejome per spindinčias spiralės šakas, brovėmės per tankių ūkų Stikso tamsą, ir buvome įspūdingų žvaigždžių mirčių liudininkai.

 

Keliaudama aplink Paukščių taką, Saulės sistema patyrė daug pavojų. Jos praeities atsiminimus gali būti išsaugojęs Mėnulis

Daugelis šių stebuklų visai galėjo būti mirtini, užlieję Žemę pragaištinga radiacija ar nukreipę jos link didžiulius luitus. Kai kurie galėjo nušluoti gyvybę, sutrinti žemynus ar paversti planetą ledo gabalu. Kiti galėjo būti maloningesni, gal net pasėję gyvybės sėklas.

Kol kas tai spėlionės. Negalime atsekti savo kelio per galaktikos gravitacinę sumaištį ir juo labiau paskaičiuoti, kokie, kur ir kada nutikimai mus ištiko. Pati Žemė, jos uolienos, nuolat perdirbamos plokščių judėjimo ir modeliuojamos erozijos, yra labai užmaršios praeities skriaudoms iš kosmoso.

Bet mūsų kosminių atsiminimų saugykla gali būti visai netoli. Mėnulio dirva ir uolos išbūna netrikdomos milijardus metų. Giliai po mėnulio paviršiumi gali gulėti mūsų planetos kelionių archyvas. Ką Žemė pamiršta, pamena Mėnulis.

Labai seniai, šioje galaktikoje, bet labai labai toli… Danguje pilna šviesių žvaigždžių ir švytinčių ūkų, daug daugiau, nei šiandienos ramioje padangėje. Bet šis vaizdas ilgai netrunka. Didžiulė lenkta žvaigždžių banga pagriebia Saulės sistemą kaip šapelį ir išsviedžia į tuščius galaktikos pakraščius, toli nuo pamirštos gimtinės.

Dabar Saulės sistema keliauja beveik apskrita orbita apie galaktiką, laikydamasi pagarbiu 30 000 šviesmečių atstumu nuo įkaitusio galaktikos branduolio. Kadaise manėm, kad dauguma žvaigždžių visą savo egzistavimą ir praleidžia ramiai sukdamosi. Mūsų pasivažinėjimas galėjo būti nuotykingesnis. Charakteringos spiralinės tokių galaktikų, kaip mūsiškė, vijos yra tankesnės bangos, regionai, kur žvaigždės ir dujos yra šiek tiek glaudžiau, nei kitur galaktikos diske. Jų papildoma gravitacija paprastai būna per silpna, kad galėtų smarkiai paveikti žvaigždžių maršrutą, bet jei žvaigždės orbitinis greitis sutampa su pačios galaktikos vijos sukimosi greičiu, papildoma jėga turi daugiau laiko veikimui ( Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol 336, p 785). „Tai panašu į banglentininkus vandenyne – irdamiesi per lėtai arba per greitai, jie niekur nenuplaukia. Jie turi tiksliai atitaikyti greitį, tada banga juos stumia į priekį“, – sako Rokas Roskaras iš Ciuricho universiteto Šveicarijoje.

Roskaro modeliai rodo, kad sėkminga žvaigždė tokia banga gali nusigauti 10 000 šviesmečių ar dar toliau. Mūsų žvaigždė gali ir būti tokia banglentininkė. Kai kurie matavimai rodo, kad Saulėje daugiau sunkiųjų elementų, nei vidutinėse žvaigždėse mūsų kaimynystėje, o tai rodo, kad ji užgimė aktyvesnėje centrinėje galaktikos zonoje, kur žvaigždžių vėjai ir sprogstančios žvaigždės praturtina kosminį raugą labiau, nei galaktikos priemiesčiuose. Gravitacinis Saulės sistemos postūmis galėtų taip pat paaiškinti Sednos, didelio ledo kamuolio Saulės sistemos pakraščiuose keliones keista, nenormaliai ištęsta orbita (arxiv.org/abs/1108.1570).

Tai tik netiesioginis įrodymas. Bet galime atrasti ir ryškesnių tolimos praeities incidentų pėdsakų…

Danguje žydi spindinčios, melsvai baltos jaunos žvaigždės, kai kurios dar įsisupusios į dujų, iš kurių susiformavo, kokoną. Skaisčiausia šviečia, kaip 20 000 saulių, bet jos spindesys – įspėjantis ženklas. Greitai ši žvaigždė sprogs, pradangindama naktį keletui savaičių. Užuot skleidusi gyvybę puoselėjančią šilumą, ši šviesa sės mirtį.

Šalimoje Paukščių Tako spiralės vijoje, toliau, nei už 1000 šviesmečių nuo dabartinės Saulės sistemos pozicijos, yra Oriono ūkas, didžiulių žvaigždžių gimimo vieta. Mūsų sistema kartais turėjo praskrieti žymiai arčiau šių žvaigždinių gimdyklų. Taip elgtis labai neatsargu. Masyvios žvaigždės sparčiai sudegina kurą ir vos po keleto milijonų metų jų branduolys sukrenta į save, išlaisvindamas didžiulius energijos kiekius kaip supernova.

Tik už kelių dešimčių šviesmečių blykstelėjusios supernovos rentgeno spinduliavimas gali smarkiai suploninti ar sunaikinti Žemės ozono sluoksnį, atverdamas kelią kenksmingiems Saulės ultravioletiniams spinduliams. Aukštos energijos protonai, kitaip – kosminiai spinduliai, bombarduotų Žemę dešimtmečius, naikindami ozoną, žalodami gyvus audinius ir gal didindami debesuotumą, kas sukeltų klimato kaitą. Tokios konvulsijos galėjo sukelti kai kuriuos masinius išmirimus, negailestingai pertraukiančius gyvybės Žemėje istoriją – gal, pasak dešimtajame dešimtmetyje suformuluotos teorijos, netgi paspartino dinozaurų išmirimą prieš 65 milijonus metų.

Praeities supernovų įkalčių išliko nedaug, tačiau 1999 metais Vokietijos tyrėjai rado geležies izotopo (60Fe) pėdsakų pietų Ramiojo vandenyno nuosėdose (Physical Review Letters, vol 83, p 18). Šis izotopas, kurio pusėjimo periodas 2,6 milijonai metų, nesukuriamas Žemėje bent kiek žymesniais kiekiais, tačiau supernovos jį išmeta. Interpretacija dar diskutuojama, bet, jei geležis-60 yra purvinas supernovos pėdsakas, jis rodo, kad maždaug už 100 šviesmečių vos prieš kelis milijonus metų sprogo žvaigždė.

Planetologas Ianas Crawfordas iš Birkbecko, Londono universiteto, mano, kad aiškių tokių „žvaigždastrofų“ pėdsakų galime ieškoti Mėnulyje. „Mėnulis yra didžiulė kempinė, sugerianti viską, kas pasitaiko mūsų kelyje aplink galaktiką,“ pastebi jis. Supernovų kosminiai spinduliai sminga į Mėnulį, paviršiaus mineraluose palikdami matomus per mikroskopą pėdsakus ir kurdami egzotiškus izotopus, pavyzdžiui kriptoną-83 ir ksenoną-126.

Mėnulis yra didžiulė kempinė, sugerianti viską, kas pasitaiko mūsų kelyje aplink galaktiką

Nors mėnulio dirva išlieka ilgai, milijardus metų trunkantis kosminių spindulių lietus ištrintų vieno įvykio, netgi tokio ekstremalaus, kaip kaimynystėje sprogusi supernova, pėdsakus. Crawfordas, kartu su Katherine Joy iš Mėnulio ir planetų instituto Hiustone, Teksase ir kolegomis, mano, kad tokių retų vietų galima rasti lavos srautų klostėse. Kai išsilydžiusios uolienos išsiveržia į paviršių ir atvėsta, jos pradeda rinkti kosminių spindulių pėdsakus; jei tada jos pridengiamos, išsaugo aiškų laiko, kol buvo veikiamos, įrašą. Lavos srautai gali būti tiksliai datuojami, matuojant juose esančių radioaktyvių elementų skilimo produktus (Earth, Moon and Planets, vol 107, p 75).

Erdvėlaiviai jau aptiko daug viliojančių Mėnulio lavos srautų. Kol kas jų visų amžius didesnis, nei milijardas metų, kai Mėnulis buvo karštesnis ir todėl seismiškai aktyvesnis. Crawfordas tikisi surasti mažesnių, jaunesnių lavos klodų, ar uolų sluoksnių, kuriuos išlydė stiprūs smūgiai. Juose gali būti palaidoti įrašai apie supernovas, kuriuos galėsime palyginti su Žemės fosilijomis ir pažiūrėsime, ar jie sutampa su masiniais išmirimais. Daug senesnės uolienos galėtų papasakoti, ar supernovos šalimais pasitaikydavo dažniau – tai galėtų būti ženklas, kad kadaise keliavome per tankesnę, nuotykingesnę vidinę galaktikos dalį.

Mėnulis gali saugoti kitus atsiminimus…

Artėja tamsa. Ji prasideda nuo mažyčio bežvaigždžio lopinėlio, bet pamažu augdama užlieja visą dangų. Pusę milijono metų Saulė yra vienintelė matoma žvaigždė. Kosminėms dujoms ir dulkėms pilantis į atmosferą, Žemę gaubia balti debesys ir kausto ledas – blyškus tamsaus dangaus veidrodis.

Tarpžvaigždinės dujos persmelkia visą Paukščių Taką, bet ne tolygiai. Saulės sistema dabar skrieja neįprastai tuščia erdvės atkarpa, vietiniu burbulu, kur penkiuose kubiniuose centimetruose erdvės rastume vos vieną vandenilio atomą. Praeityje tikriausiai brovėmės per daug tankesnius dujų debesis, kur kai kuriuose, didesniuose, nei 100 šviesmečių skersmens, vandenilio atomai netgi susijungdavo į molekules.

Tokiose ūkuose Žemė galėjo peršalti. Paprastai Saulės sistemos vidų nuo aršios kosminės spinduliuotės saugo Saulės vėjas, į kosmosą plūstančių įelektrintų dalelių srautas, formuojantis elektromagnetinį skydą, vadinamąją heliosferą. Tarpžvaigždinėms dujoms sutankėjus, Saulės vėjas nebesiekia taip toli ir heliosfera suplonėja. Kai dujų tankis pasidaro didesnis, nei maždaug 1000 molekulių kubiniame centimetre, ji susitraukia iki Žemės orbitos. Tai gali nutikti kas kelis šimtus milijonų metų.

Vandenilio kaupimasis aukštutiniuose atmosferos sluoksniuose keičia jų chemiją, sukurdamas atspindintį debesų sluoksnį, o tuo tarpu dulkės užstoja šviesą, kaip užstoja sulfatų aerozoliai po vulkanų išsiveržimų. Geophysical Research Letters, vol 32, p L03705).

Žinome, kad Žemė kentė tokius epizodus, kaip didysis atšalimas, kilęs prieš 650 – 700 milijonus metų. Jų priežastis lieka neaiški. Tai galėjo atsitikti dėl anglies dvideginį sugėrusių kalnų ar vulkanų išsiveržimų ar Žemės orbitos aplink Saulę pokyčių – ar dėl juodų debesų kosmose.

Vėlgi, šie debesys galėjo daryti ir geresnę įtaką Žemei. International Journal of Astrobiology, vol 6, p 223).

Mėnulis ir vėl galėtų papasakoti Žemės pasakojimą. Tenai kosminės dulkės būtų nusėdusios ir susimaišiusios su jo dirva. Ji turėtų išskirtinį cheminį parašą, su dideliu urano-235 ir kitų izotopų, pasigaminančių supernovų sprogimuose ir išblaškytų kosmose, lygiu. Idealiu atveju, dulkės būtų palaidotos po lavos srautu.

Tačiau juos pasiekti lengva nebūtų. „Mums tikriausiai reikėtų gręžtis vietose, kuriose būta daug lavos srautų“, – paaiškina Joy’us. Gręžimo bokšto įrengimas Mėnulyje yra už mūsų dabartinių galimybių ribos, bet Joy’us mano, kad lavos sluoksnių skersiniai pjūviai yra atviri kai kurių smūginių kraterių ir ilgų tarpeklių sienose. Robotas galėtų leistis kraterio siena ir išgauti tarp lavos sluoksnių užstrigusią dirvą, patikslina Crawfordas.

Šioje dirvoje taip pat gali būti mineralų fragmentų, liudijančių kitą Žemės odisėjos kronikų puslapį – uolų ir susidūrimų pasakojimą.

Blyški raudona žvaigždė iš pradžių atrodo nekaltai, vos įžiūrima tarp dešimčių tūkstančių kitų šviesos taškų. Bet ji auga. Vos per keletą tūkstančių metų ji išsiplečia ir tampa ryškiausia žvaigžde dangaus skliaute. Iš Oorto debesies, esančio gerokai už Plutono, milžiniški ledo ir uolienų gniužulai pradeda iškrypti iš delikačiai sustyguotų orbitų ir patraukia link Saulės. Greitai dangų užlieja kometos – Žemei pikta lemiantys ženklai.

Mėnulio išakėtas paviršius liudija apie milijardus bombardavimų. Apollo astronautai rado daug senovinių apsilydžiusių uolų liekanų, atskleidžiančių, kad maždaug prieš 4 milijardus metų vidinė Saulės sistemos dalis knibždėjo nuo masyvių kūnų.

Manoma, kad šis „vėlyvas sunkusis bombardavimas“ kilo dėl išorinių planetų Urano ir Neptūno poveikio. Jos sutrikdė asteroidus Koiperio juostoje kur skrieja Plutonas. Trikdžiai mūsų galaktinėje odisėjoje galėjo sukelti kometų ir asteroidų audras. Prasilenkimai su žvaigždėmis ar dulkių debesimis galėjo sukelti vieną bombardavimo suintensyvėjimą. Reguliaresnis naujų kraterių formavimasis gali atspindėti pasikartojančius mūsų susidūrimus kelionėje aplink galaktiką – pavyzdžiui, ypatingai tankių ir nekintančių spiralinių vijų kirtimą.

Norėdami tai išsiaiškinti, turėtume aplankyti įvairius paviršius, paimti mažų uolienų pavyzdžių amžiaus nustatymui ir sudaryti kruopštų kraterių sąrašą, kad pamatytume, kaip kito smūgių dažnis. Palaidotas dirvožemis galėtų padėti, sako Joy. „Galime rasti fragmentų, kurie parodytų, kokio tipo asteroidai ar kometos atakavo Mėnulį.“

Kol kas galime tik stebėti rauplėtą mūsų senojo bendrakeleivio veidą ir spėlioti, ką jis galėtų papasakoti. Jei pasaulio kosmoso agentūros laikysis dabartinių planų, išdėstytų 2011 Globalių tyrimų gairėse (angl. Global Exploration Roadmap), „turėtų būti įmanoma pasiekti senovines sankaupas per kelis dešimtmečius“, – sako Crawfordas. Tada tikriausiai galėsime pradėti rašyti galutinę Žemės epinės odisėjos versiją.

Galaktinė kelionė

Kol Saulės sistema suka ratus Paukščių Take, pati galaktika skrieja per tarpgalaktinę erdvę 150 kilometrų per sekundę greičiu link artimo Mergelės klasterio. Erdvėje padrikai skrajoja jonizuotas vandenilis ir helis, po keletą dešimčių ar šimtų dalelių kubiniame metre. Galaktikos judėjimas sukuria gigantišką smūginę bangą, tikriausiai įspartinančią vandenilio jonus iki mirtinų energijų.

Magnetiniai laukai galaktikos diske saugo mus nuo daugumos šių kosminių spindulių, bet tikriausiai taip buvo ne visada. Saulės sistemai sukantis apie galaktiką, ji taip pat ir svyruoja aukštyn ir žemyn galaktikos plokštumos atžvilgiu, maždaug kas 60 milijonų metų nuklysdama apie 200 šviesmečių į kurią nors pusę.(Astrophysical Journal, vol 664, p 879).

Tai galėtų paaiškinti kontroversiškas Žemės fosilijas. 2005 metais, Robertas Rohde ir Richardas Mulleris iš Kalifornijos universiteto Berklyje atrado, kad jūrų fosilijų įvairovė kinta panašiu ritmu kas 60 miljonų metų ar panašiai (Nature, vol 434, p 208).

Mėnulio kosminio spinduliavimo įrašai galėtų būti panaudoti šios idėjos patikrinimui. Jei tai pasirodys tiesa, tai po keleto milijonų metų gali būti blogi laikai: Saulė yra virš plokštumos ir skrieja toliau į pavojų.

Stephen Battersby, New Scientist 2011-12-03

Parengė Vytautas Povilaitis

technologijos.lt

Daugiau šia tema:
Skelbimas

Komentuoti

Žurnalas "Veidas"

Pirk šį numerį PDF

"Veido" reitingai

Gimnazijų reitingas 2016
Pirk šį straipsnį PDF
Skelbimas

VEIDAS.LT klausimas

  • Kaip vertinate galimybę, kad S.Skvernelis vadovaus naujai Vyriausybei?

    Apklausos rezultatai

    Loading ... Loading ...