โอกาสการเอื้ออาศัยบนยูโรปาเมื่อดวงอาทิตย์กลายเป็นดาวยักษ์แดง
ผู้คนมักจะอยากรู้ว่าอะไรจะเกิดขึ้นกับโลกเมื่อดวงอาทิตย์ของเราต่อไปจะพองบวมกลายเป็นดาวยักษ์แดง สิ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นแน่ๆ ก็คือ เมื่อดวงอาทิตย์พองขึ้นจะเปลี่ยนดาวเคราะห์วงในให้กลายเป็นเถ้าถ่าน แทบจะแน่นอนว่านี่จะทำลายทุกชีวิตบนโลกของเรา
โดยรวมแล้ว เส้นทางวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์จะซับซ้อนมากขึ้นเมื่อมันมีอายุมากขึ้น ในตอนนี้ ดาวยังอยู่ในช่วงวิถีหลัก(main sequence) ซึ่งเป็นสถานะที่มีการหลอมไฮโดรเจน ไปอีกห้าพันล้านปีหรือมากกว่านั้น สุดท้าย เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในแกนกลางหมดลง และดวงอาทิตย์จะเริ่มหลอมธาตุที่หนักขึ้น(ฮีเลียม) ซึ่งจะทำให้เกิดการขยายตัวของเปลือกชั้นนอกๆ(หรือชั้นบรรยากาศ) และดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนแปลงเป็นยักษ์แดง(red giant phase)
เมื่อดวงอาทิตย์เข้าสู่สถานะอืดพอง มันจะกลืนกินดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ๆ เข้าไป ดาวพุธและดาวศุกร์สุดท้ายจะหายไปในเปลวไฟของดวงอาทิตย์ แต่ชะตากรรมของโลกก็ยังไม่แน่ชัด อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์บ้านเกิดของเราไม่น่าจะยังคงสภาพเป็นพิภพที่อบอุ่นและเอื้ออาศัยได้ ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ที่อยู่ไกลออกไป(ดาวอังคารและเลยจากนั้น) ไม่น่าจะได้รับผลคล้ายๆ กันและสิ่งที่เกิดขึ้นก็จะแตกต่างกันไปกับพิภพแต่ละแห่ง
ดาวอังคารอาจจะมีอุณหภูมิอุ่นขึ้นและเอื้อต่อชีวิตมากขึ้น นอกจากนี้ ยังอาจเผื่อแพร่มาถึงดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อย่างดาวพฤหัสฯ และดวงจันทร์ของมัน นั่นเป็นเพราะเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ของระบบสุริยะจะขยับออกไกลจากตำแหน่งที่เป็นในตอนนี้ จนถึงจุดที่อยู่ใกล้กับระบบดาวพฤหัสฯ และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพิภพทั้งหมดข้างนอกนั่น
เส้นทางวิวัฒนาการของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์(type G Stars) โดยดวงอาทิตย์ซึ่งมีอายุราว 4.6 พันล้านปี จัดอยู่ในวัยกลางคน มันจะมีอายุอีกราว 5-6 พันล้านปีก่อนจะพัฒนาเข้าสู่สถานะยักษ์แดง
ยกตัวอย่างเช่น ยูโรปา(Europa) ซึ่งเป็นพิภพน้ำแข็งในตอนนี้และเป็นอย่างนี้มาเนิ่นนาน อย่างไรก็ตาม เมื่อดวงอาทิตย์เข้าสู่สถานะยักษ์แดงในอีก 1.2 หมื่นล้านปีข้างหน้า นักวิจัยประเมินว่ายูโรปาก็อาจจะพัฒนาและรักษาชั้นบรรยากาศไอน้ำเบาบางไว้ได้ แต่ว่าสิ่งเหล่านี้จะค้ำจุนสิ่งมีชีวิตได้หรือไม่ก็ยังเป็นคำถาม ความจริงที่ว่ายูโรปาอาจได้รับผลจากความอบอุ่นของเขตเอื้ออาศัยได้หมายความว่า อาจจะมีสถานที่อื่นๆ อีกมากในระบบสุริยะที่ชีวิตน่าจะพัฒนาขึ้นได้(แม้เกิดขึ้นเพียงช่วงสั้นๆ)
ในบริบทที่ใหญ่ขึ้น การศึกษาผลกระทบของสถานะยักษ์แดงของดวงอาทิตย์ ที่มีต่อพิภพอย่างยูโรปา ช่วยให้นักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ได้มุมมองสู่สิ่งที่เกิดขึ้นกับเขตเอื้ออาศัยได้ เช่นเดียวกับดาวเคราะห์และดวงจันทร์ที่เหลือรอดจากการแตกดับของดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน
ที่น่าสนใจก็คือ ดาวเคราะห์นอกระบบ(exoplanets) ทั้งหมด มากกว่า 90% พบรอบดาวฤกษ์ที่จะกลายเป็นดาวแคระขาว(white dwarfs) เหมือนกับที่ดวงอาทิตย์จะเป็น ซึ่งสุดท้ายแล้ว ซากของชั้นบรรยากาศดวงอาทิตย์จะลอยหายไปในอวกาศ แกนกลางของดวงอาทิตย์จะหดตัวลงกลายเป็นดาวแคระขาว การเข้าใจว่าพิภพเหล่านั้นจะพัฒนาอย่างไรในสถานะยักษ์แดงและแคระขาว จึงเป็นสิ่งสำคัญ มันยังเปิดช่องทางสู่วิวัฒนาการของระบบสุริยะของเราเองด้วย
ดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงกว่าขนาดใหญ่กว่า จะผ่านการแตกดับที่รุนแรงกว่าในรูปของซุปเปอร์โนววา และซากของพวกมันก็จะกลายเป็นดาวนิวตรอน(neutron stars) หรือหลุมดำ(black holes) ดาวเคราะห์ใดๆ ที่มีในระบบก็อาจจะถูกทำลายตั้งแต่การระเบิดซุปเปอร์โนวาไปพร้อมกับเขตเอื้ออาศัยได้รอบๆ ดาวฤกษ์
ภาพกราฟฟิคแสดงเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) รอบดวงอาทิตย์ของเราในปัจจุบัน(บน) และในอีกหลายพันล้านปีข้างหน้าเมื่อดวงอาทิตย์ขยายตัวกลายเป็นดาวยักษ์แดง จะกลืนดาวพุธและศุกร์ไป ขณะที่โลกเองแม้อาจจะรอดพ้นจากการกลืนกินแต่ก็ทำให้มหาสมุทรบนโลกเหือดแห้งระเหยไป เขตเอื้ออาศัยได้ใหม่จะขยับออกไปอยู่เลยวงโคจรดาวอังคาร
นี่จึงสมเหตุสมผลที่จะศึกษาว่าระบบดาวเคราะห์พัฒนาไปพร้อมๆ กับดาวฤกษ์อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวฤกษ์ชนิดที่คล้ายดวงอาทิตย์ซึ่งจะขยับสู่สถานะยักษ์แดงและจบที่เป็นดาวแคระขาว การได้เห็นว่าระบบสุริยะของเราจะเป็นอย่างไรจึงเป็นสิ่งทึ่สำคัญอย่างยิ่ง
โดยเฉพาะเมื่อนักดาราศาสตร์พยายามที่จะเข้าใจชะตากรรมของดาวเคราะห์นอกระบบรอบดาวฤกษ์ชนิดเดียวกัน โดยเฉพาะระบบดาวเคราะห์รอบแคระขาวได้ให้ประชากรดาวเคราะห์(และดวงจันทร์) ที่อาจจะเอื้ออาศัยได้ที่น่าสนใจซึ่งสามารถศึกษาได้ด้วยหอสังเกตการณ์ในอวกาศปัจจุบันและที่จะออกบินต่อไป
กลับกลายเป็นว่าดาวแคระขาวบางส่วนมีวัสดุสารที่อุดมไปด้วยน้ำรอบๆ โชคดีที่แคระขาวใช้เวลานานก่อนที่จะมอดหายไปและมีอนาคตที่แน่นอนที่ยาวนานพอๆ เท่าที่เอกภพดำรงอยู่ นี่หมายความว่า ดาวเคราะห์ที่เหลืออยู่(ถ้ามันมี) จะเป็นเป้าหมายในการสำรวจที่ดี
นักดาราศาสตร์อยากจะตรวจสอบปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อความสามารถของดาวเคราะห์ที่จะอยู่รอดผ่านสถานะยักษ์แดงของดาวฤกษ์แม่ไปได้ ซึ่งรวมถึงการแปรผันของดาวฤกษ์แม่คล้ายดวงอาทิตย์เมื่อมันพัฒนาไป, การเปลี่ยนแปลงกับวัตถุดาวเคราะห์และวงโคจรของพวกมัน และอิทธิพลของลมดวงดาว(stellar wind) ที่เปลี่ยนไปซึ่งมีต่อดาวเคราะห์และดวงจันทร์ สิ่งเหล่านี้ประกอบกันเป็นชุดตัวแปรกที่ค่อนข้างซับซ้อน
ภาพจากศิลปินแสดงมุมมองบนพื้นผิวยูโรปาเมื่อดวงอาทิตย์เข้าสู่สถานะยักษ์แดง image credit: Ron Miller / Black Cat Studios
รายงานล่าสุดที่เผยแพร่บน arXiv ทำแบบจำลองและตรวจสอบใน 2 ลำดับเหตุการณ์ หนึ่งก็คือเมื่อระบบเข้าสู่เขตเอื้ออาศัยได้รอบ “กิ่งยักษ์แดง” ในอีกราว 1.2 หมื่นล้านปีข้างหน้า ที่ระยะทาง 2 AU จากดวงอาทิตย์ที่กำลังขยายตัว(เทียบแล้วคือที่ระยะทาง 5.2 AU จากดวงอาทิตย์ตอนนี้ที่ยังไม่ขยายตัว) แบบที่สองคือราว 1.25 หมื่นล้านปีข้างหน้า และดาวพฤหัสฯ อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ที่กำลังขยายตัวเพียง 0.8 AU แบบจำลองพิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นกับทั้งดาวพฤหัสฯ และยูโรปาเมื่อกระบวนการวิวัฒนาการดำเนินไป
ตามที่เราทั้งหมดทราบกันดี ยูโรปาเป็นพิภพน้ำแข็งที่มีมหาสมุทรของเหลวอยู่ใต้ผืนน้ำแข็ง เนื่องจากมันน่าจะยังคงรักษาสภาพไทดัลล๊อค(tidal lock) กับดาวพฤหัสฯ ไว้ได้เมื่อดวงอาทิตย์พัฒนาตัว ความสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงนี้ก็จะส่งผลต่อดวงจันทร์ดวงน้อยนี้ด้วย ในความเปลี่ยนแปลงต่างๆ เมื่อระบบพฤหัสฯ เริ่มต้องเผชิญกับชั้นบรรยากาศดวงอาทิตย์ที่กำลังขยายตัว เมฆชั้นบนๆ ของดาวพฤหัสฯ ก็น่าจะกลายเป็นเมฆไอน้ำที่สว่าง ซึ่งความสว่างที่เปลี่ยนแปลงก็ส่งผลต่อยูโรปาด้วย
และยังเป็นไปได้ที่ดาวพฤหัสฯ จะพองฟูออกซึ่งจะสร้างอันตรายให้กับดวงจันทร์วงในของมัน อย่างไรก็ตาม แรงโน้มถ่วงในตัวมันเองที่รุนแรงน่าจะต้านทานไว้ได้ และดวงจันทร์ก็ยังคงอยู่ในวงโคจรที่ปลอดภัย ภายใต้อิทธิพลที่ดาวพฤหัสฯ สว่างขึ้น, ชั้นบรรยากาศดวงอาทิตย์ที่ขยายตัว และลมดวงดาวที่เปลี่ยนตามไป น้ำแข็งที่พื้นผิวยูโรปาก็จะระเหิดเหมือนกับที่น้ำแข็งแห้ง(คาร์บอนไดออกไซด์น้ำแข็ง) หายไป
ภาพกราฟฟิคแสดงภาพตัดขวางยูโรปาตั้งแต่แกนกลางหินผ่านชั้นมหาสมุทรจนถึงพื้นผิวน้ำแข็งของมัน
ไอน้ำแข็งที่ระเหิดขึ้นมาส่วนใหญ่จะหายไปในอวกาศ แต่บางส่วนก็ยังคงเกาะกับยูโรปาไปได้หลายแสนปีก่อนที่จะหายไปโดยสิ้นเชิง ไม่ว่าจะมีสิ่งมีชีวิตอยู่ที่นั่นหรือไม่ในตอนนี้ ยูโรปาก็อาจจะเอื้ออาศัยได้ในช่วงเวลาเหล่านั้น แต่คำถามใหญ่ข้อหนึ่งก็คือ มันจะเอื้ออาศัยได้นานพอที่จะมีสิ่งมีชีวิตอุบัติและแพร่เผ่าพันธุ์งอกงาม
ถ้านี่เป็นชะตากรรมของยูโรปา แล้วก็เป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์นอกระบบหรือดวงจันทร์นอกระบบ(exomoons) อื่นๆ รอบดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ จะมีเส้นทางวิวัฒนาการเดียวกันนี้เมื่อดาวฤกษ์แม่ตายลง การสำรวจที่ขยายไปสู่พิภพเหล่านั้นซึ่งได้รับผลกระทบจากดาวฤกษ์แม่ที่เป็นยักษ์แดงหรือแคระขาว ก็น่าจะแสดงว่าระบบของเราเองจะได้รับผลกระทบอย่างไรในอีกหนึ่งหมื่นล้านปีนับแต่นี้
หอสังเกตการณ์ที่มีในปัจจุบัน และปฏิบัติการที่จะตามมาอย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์รูบิน ก็น่าจะเป็นโอกาสใหม่ๆ ในการศึกษาพิภพต่างระบบเหล่านั้น การสำรวจเหล่านี้อาจจะให้เส้นทางสู่ความเข้าใจว่าจะยังคงมีสิ่งมีชีวิตบนพิภพเหล่านั้นหรือไม่ แม้ว่าดาวฤกษ์แม่มีอายุมากขึ้นและตายลง
แหล่งข่าว phys.org : will Europa become a habitable world when the sun becomes a red giant?
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
