Wir leben auf einem winzigen grünen Planeten mit einem einzigen Mond, der einen gelben Stern umkreist, mit ein paar weniger einladenden Steinen in der Nähe und noch weniger einladenden gasförmigen Kugeln etwas weiter entfernt, die nach allen Arten mythischer Gottheiten benannt sind. Während wir immer weiter entfernte Regionen des Weltraums erkunden, versuchen wir hoffnungslos, andere Sternensysteme zu finden, die angenehme Welten zum Leben enthalten könnten. Indem wir diese Versuche würdigen und erkennen, wie viel Glück wir haben, in unserem System zu leben, können wir in der Zwischenzeit andere mögliche und verrückte Szenarien untersuchen, wie unterschiedlich unser Sonnensystem sein könnte. Hinweis für moderne Regisseure. Was…
… wenn der Mars sein Magnetfeld nicht verloren hätte
Der Mars hatte einst eine vielversprechende Atmosphäre, als er warm, feucht und voller Kohlendioxid war. Es verschwand, als der Rote Planet vor etwa 3,6 Milliarden Jahren sein Magnetfeld verlor und die Sonne ungestraft die Atmosphäre mit dem Sonnenwind wegblasen konnte. Für kosmische Verhältnisse geschah dies ziemlich schnell - der größte Teil der Atmosphäre verschwand in ein paar hundert Millionen Jahren, nachdem das Magnetfeld ausgeschaltet worden war. Heute macht die Marsatmosphäre ungefähr 1% der Erdatmosphäre auf Meereshöhe aus, und Sonnenwinde verschlingen sie weiterhin mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 Gramm pro Sekunde.
Wir wissen, dass dieser Planet einst ein Magnetfeld hatte, weil auf seiner Oberfläche noch magnetisierte Gesteine existieren. Einige glauben, dass das Magnetfeld durch einen starken Beschuss durch Asteroiden verloren ging, der den Wärmefluss innerhalb des Mars, der das Magnetfeld erzeugt, störte. Wenn dies nicht geschehen wäre, hätte der Mars seine primitiven Ozeane beibehalten und wäre vielleicht eine weitere Lebensquelle in unserem Sonnensystem gewesen.
Eine andere Theorie besagt, dass das alte Magnetfeld nur die Hälfte des Planeten bedecken könnte, was seine langfristige Lebensfähigkeit in Frage stellt. Das Verständnis der Zusammensetzung des inneren Kerns des Mars hilft bei der Beantwortung dieser Frage. Auf der Erde fließt flüssiges Eisen um einen heißeren, härteren Kern, der unser schützendes Magnetfeld an Ort und Stelle hält. Wenn der Mars nur einen geschmolzenen Kern hätte, könnte dies den Verlust erklären.
… wenn die Erde den Mond nicht hätte
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Es wird angenommen, dass vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein planetarischer Embryo von der Größe des Mars (Theia genannt) auf die Erde stürzte und genug Material ausstieß, um unseren Mond zu formen. Die Gezeiteneffekte des Mondes könnten den frühen Vulkanismus beeinflusst und die Anzahl der Meteoriten erhöht haben, die fallen, um das frühe Leben auszulöschen. Einige glauben jedoch, dass das Leben zuerst an hydrothermalen Tiefseequellen in einem Prozess auftrat, der durch Gezeitenströmungen positiv beeinflusst werden könnte.
Schnelle Mondfluten, wenn der Mond näher an der Erde war, könnten flache salzige Meere erzeugen, in denen Fragmente von Protonukleinsäuren bei schwachen Flüssen binden und bei starken zerfallen, was letztendlich zur Bildung von DNA führt. Der Paläobiologe Bruce Lieberman sagte: „Schließlich hätte sich das Leben ohne Gezeiten bilden können. Aber die Linie, die zur Entstehung des Menschen führte, wurzelt genau in den Gezeiten."
Es ist wahrscheinlich, dass Gezeitenströme den Wärmetransport vom Äquator zu den Polen unterstützten, was bedeutet, dass die Eiszeiten ohne den Mond weniger schwerwiegend wären und den evolutionären Druck auf das Leben verringern würden. Wenn sich das Leben auf der Erde ohne den Mond entwickeln würde, würde es wahrscheinlich im Laufe der Zeit weniger Veränderungen durchlaufen und zu weniger Abwechslung kommen. Die Länge des Tages wäre auch ohne den Mond anders, was dazu beitrug, die Erdrotation von sechs auf vierundzwanzig Stunden zu verlangsamen und auch die Neigung der Erde und damit die Jahreszeiten zu stabilisieren. Jedes Leben, das sich auf einer mondlosen Welt entwickelt, würde extrem kurze Tage und Nächte und wahrscheinlich schwerere Klimaveränderungen erleben.
In Abwesenheit des Mondes würden Lebensformen das Mondlicht verlieren, was ihnen hilft, nachts aktiv zu bleiben, nächtliche Raubtiere betrifft und die Entwicklung des Nachtsichtvermögens fördert. Das kulturelle Leben einer empfindungsfähigen Spezies würde ohne den Einfluss des Mondes bleiben.
… wenn die Erde Ringe hätte
Nach der Kollision mit dem instabilen Planeten Theia erwarb die Erde kurzzeitig Ringe, die schließlich mit dem Mond verschmolzen. Dies geschah, weil die Trümmer außerhalb der Roche-Grenze lagen, wo Gravitationskräfte jeden entstehenden natürlichen Satelliten zerreißen. Wenn ein kleiner Mond oder Satellit zu nahe an der Erdanziehungskraft wäre, würde er mit der anschließenden Bildung eines permanenten Rings platzen.
Saturn hat Eisringe, die kaum lange halten würden, wenn sie so nah an der Sonne wären wie wir, aber theoretisch könnten Steinringe überleben, obwohl sie sich von den Ringen des Saturn unterscheiden würden. Der Effekt wäre offensichtlich, da die von den Ringen geworfenen Schatten zu kalten Wintern und weniger Sonnenlicht in beiden Hemisphären führen würden. Wenn unter solchen Bedingungen intelligentes Leben entstehen würde, würden die Ringe die Entwicklung der bodengestützten optischen Astronomie beeinträchtigen. Sie würden auch die Raumfahrt und Satelliten aufgrund von Weltraummüll erheblich erschweren.
Solche Ringe würden je nach der Region der Erde, von der aus sie betrachtet wurden, unterschiedlich aussehen - eine dünne Linie am Himmel über Peru, ein starker Bogen in der Hälfte des Himmels in Guatemala, eine atmosphärische 180-Grad-Uhr in Polynesien und ein allgegenwärtiges Leuchten am Horizont in Alaska. Man kann nur darüber spekulieren, wie die alten Völker der Welt diese erstaunlichen Arten in ihre Mythologie und Kosmologie aufgenommen hätten.
… wenn Jupiter ein Star wäre
Der größte Planet im Sonnensystem hätte nach Ansicht einiger ein Stern, ein Brauner Zwerg, werden sollen, aber es fehlte ihm ein wenig Masse. (Andere denken, Jupiter musste dreizehnmal größer sein, um dies zu tun.) Wäre Jupiter ein Stern geworden, wäre er dunkel und fern, etwas heller als die Venus. Ein solcher Stern würde nicht genug Licht oder Wärme erzeugen und wäre fünfmal weiter von der Erde entfernt als die Sonne, so dass er (zum Glück) die Entwicklung des Lebens auf der Erde nicht beeinträchtigen würde.
Jupiter in einen Stern zu verwandeln ist nicht so einfach, schwieriger als nur den Planeten in Brand zu setzen. Da Jupiter hauptsächlich aus Wasserstoff besteht, müssen Sie ihn mit Sauerstoff bedecken, der halb so groß ist wie das Jupiter-Volumen. Das Ergebnis ist Wasser. Aber wir brauchen einen Stern, keinen großen Brenner. Um die Fusion wie die Sonne zu starten, wird mehr Wasserstoff benötigt. Für einen Braunen Zwerg wären weitere 13 Jupiter erforderlich, für einen Roten Zwerg 79 Jupiter und für einen sonnengroßen Stern 1000-mal mehr Jupiter.
Simulationen haben jedoch gezeigt, dass eine Vergrößerung des Jupiter auf die Größe der Sonne Chaos im Sonnensystem verursacht. Die Satelliten der äußeren Planeten fliegen aus den Bahnen in verschiedene Richtungen und der Asteroidengürtel wird vollständig zerstört. Und während Merkur und Venus nahezu intakt bleiben, wird die Erde irgendwann auf einen anderen Planeten oder eine Umlaufbahn stoßen, die näher an der Sonne liegt.
… wenn sich die Erde in die andere Richtung drehte
Der offensichtlichste Effekt der Umkehrrotation der Erde wäre, dass die Sonne im Westen aufgeht und im Osten untergeht, aber das ist noch nicht alles. Der Astrophysiker der Universität von Pennsylvania, Kevin Luman, erklärt: „Die Erde dreht sich auf diese Weise, weil sie so geboren wurde. Als die Sonne ein neugeborener Stern war, war eine ganze Menge Gas und Staub um sie herum, die sich in einer großen scheibenförmigen Struktur drehten. Der einzige Planet, der sich in die entgegengesetzte Richtung dreht, ist die Venus, und dies war höchstwahrscheinlich auf eine Kollision vor Milliarden von Jahren zurückzuführen. Die Wiederholung eines solchen Prozesses mit der Erde wird wahrscheinlich Beobachter für lange Sommer ausschließen.
Selbst wenn dies auf Geheiß von Magie oder Außerirdischen geschieht, sind die Folgen sehr schwerwiegend. Der Coriolis-Effekt, der bestimmt, wie die Erdrotation auf das Windverhalten übertragen wird, wird vollständig umgekehrt. Die Passatwinde werden in die andere Richtung weisen, was in vielen Regionen zum Klimawandel führen wird. Dies betrifft insbesondere Europa, wenn die warmen Winde, die vom Golf von Mexiko über den Atlantik wehen, durch die sibirische Kälte aus dem Osten ersetzt werden.
An anderen Orten auf der Erde kann sich eine Änderung der Rotation günstiger auswirken. In Nordafrika wird der Niederschlag zunehmen und die Menge an Flusswasser, die in das Mittelmeer gelangt, wird es praktisch in einen Süßwassersee verwandeln. Warme Luft wird in den Nordpazifik und den Südatlantik geschickt, wodurch Alaska, Fernostrussland und Teile der Antarktis für das Leben attraktiver werden.
… wenn wir mit dem Mars die Plätze getauscht haben
Wenn Erde und Mars neu angeordnet werden, sind die Auswirkungen sehr interessant: Die Mars-Temperaturen steigen, die Polkappen schmelzen, Gase werden aus dem Boden freigesetzt und das Klima wird fast so warm wie jetzt auf der Erde. Die Erde hingegen wird viel kälter. Weitere Probleme ergeben sich aus der Destabilisierung des inneren Sonnensystems aufgrund der Auswirkungen, die die Umlaufbahnen der Planeten aufeinander haben.
Der Planetenphysiker Renu Malhotra von der University of Arizona führte Simulationen durch, die eine starke Destabilisierung der Planetenbahnen zeigten. Sie versuchte, die Ergebnisse von Merkur zu ignorieren, aber alles führte dazu, dass der Mars aus dem Sonnensystem ausgestoßen wurde. Andere Simulationen haben gezeigt, dass Erde und Mars aufgrund des Einflusses von Jupiter instabile Umlaufbahnen erhalten. Dies deutet darauf hin, dass die Umlaufbahnsituation des inneren Sonnensystems eher instabil ist, was die Vorschläge einiger Futuristen in Frage stellt, den Mars näher an die Sonne heranzuführen.
Bemerkenswerterweise würde die Erde, wenn eine solche Orbitalmechanik funktionieren würde, die Orte perfekt mit der Venus tauschen. Die Studie zeigte, dass die Erde oder ein terrestrischer Planet möglicherweise in der Umlaufbahn der Venus bewohnbar sein könnte, deren Position normalerweise etwas näher an der Sonne liegt als für das Leben notwendig. Trotz der doppelten Sonneneinstrahlung würde die Wolkendecke die Oberflächentemperatur in akzeptablen Grenzen halten.
… wenn wir im Zentrum oder am Rande der Galaxie lebten
Wir scheinen in einem ziemlich langweiligen Sektor der Milchstraße zu leben, weit weg von der Hektik des galaktischen Zentrums. Wenn wir uns im Zentrum der Galaxie befänden, wäre der Nachthimmel viel heller, mit einem Haufen heller (wie Venus) Sterne, da die Sterne im Kern durch mehrere Lichtwochen und nicht durch Jahre voneinander getrennt sind. Die Dichte der Sterne in der Nähe des Zentrums beträgt 10 Millionen Sterne pro Kubikparsec, gegenüber 0,2 in unserem schwachen Segment. Es gibt auch viele Supernovae und ein supermassereiches Schwarzes Loch in der Nähe, aber was kann man tun, das Stadtleben ist so.
Wenn wir uns dem Rand der Milchstraße näherten, hätte sich kaum etwas geändert, wenn überhaupt Leben entstanden wäre. Sternensysteme am Rande von Galaxien weisen eine geringere Metallizität auf, dh sie haben weniger Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Abnehmende Mengen an metallischen Elementen führen dazu, dass Gasriesen wie Jupiter, die sich langsam um feste Kerne sammeln, weniger erscheinen. Da die Gasriesen nicht getroffen werden, sind feste Welten anfälliger für Kometeneinschläge. Außerdem wird der Nachthimmel der Erde am Rande der Galaxie stumpf und leer sein.
Das Leben in den Vororten kann auch positive Aspekte haben. Einige glauben, dass die Lebensbedingungen in eine Reihe von Schlüsselbedingungen passen, die nur in einem relativ engen Bereich erfüllt sind, der als galaktische bewohnbare Zone bekannt ist. Im Jahr 2001 erklärte Guillermo Gonzalez, dass häufige Supernovae und hohe Strahlungswerte im galaktischen Zentrum die Entstehung von Leben verhindern. Jüngste Studien sagen, dass dieses Argument eher skeptisch ist, da häufige Supernova-Sterilisationen durch die größeren Chancen auf eine Entwicklung des Lebens ausgeglichen würden.
… wenn es zwei Sonnen gäbe
Im Jahr 2011 beobachteten Astronomen den ersten bekannten Planeten in einem Doppelsternsystem, das auch als mehrfach umlaufender Planet bekannt ist und Kepler-16b heißt. Alan Boss, Astrophysiker am Carnegie Institute of Science, wurde gefragt, wie die Erde unter solchen Bedingungen aussehen würde. Er sagte: „Etwas kalt. Obwohl es näher an seinen Sternen liegt als die Erde an sich selbst, sind diese Sterne nicht so hell, so dass die Temperatur auf dem Planeten nur -73 Grad Celsius beträgt. Wenn wir unsere Sonne durch diese Sterne ersetzen, wären wir noch kälter, da wir weiter von der Sonne entfernt sind als diese Tatooine."
Natürlich sind nicht alle binären Systeme gleich, und einige Situationen sind besser für die Entwicklung des Lebens geeignet. Untersuchungen, die auf dem 223. Treffen der American Astronomical Society im Jahr 2014 vorgestellt wurden, zeigten, dass einige binäre Sternensysteme für die Entwicklung des Lebens günstiger sein können als einheitliche Sternensysteme. Gepaarte Sterne, deren Rotation synchronisiert wurde, reduzieren die Sonnenstrahlung und die Sternwinde des anderen, wodurch die Atmosphäre häufig von Planeten und Monden befreit wird.
Eine Studie des Astrophysikers Paul Mason hat gezeigt, dass Sterne, die sich in 10-60 Erdtagen umkreisen, Gezeitenkräfte ausüben, die die Rotation verringern und Sternwinde reduzieren. Dies könnte möglicherweise den Bereich potenziell bewohnbarer Zonen im System erweitern, indem Licht von zwei Sternen anstelle von einem kombiniert wird. Mason gab zu, dass Venus mit zwei Sonnen ihr Wasser erhalten könnte und die Erde eine feuchtere Welt sein würde.
… wenn die Sonne verschwunden ist
Trotz der Ängste der Alten wird die Sonne nicht plötzlich ausgehen, und ein solches Szenario ist, soweit wir wissen, physisch unmöglich. Aber wenn das passieren würde, würde die Erde nicht sofort gefrieren. Wenn wir auf dem gekühlten und toten Hintern eines einst geliebten Sterns im Orbit bleiben, fallen die Temperaturen in einer Woche unter -17 Grad Celsius und in einem Jahr auf -73 Grad Celsius. Ohne Photosynthese wird das Pflanzenleben schnell verblassen, ebenso wie alles andere Leben, wenn die Ozeane gefrieren.
Die oberen Eisschichten isolieren tiefes Wasser und verhindern, dass die Ozeane für Hunderttausende von Jahren gefrieren, sodass einige ozeanische und geothermische Lebensformen überleben können. Gruselig, aber die Bäume werden dank ihres langsamen Stoffwechsels und der Zuckerspeicher noch einige Jahrzehnte Bestand haben. Die besten Orte für das Überleben des Menschen wären Atom-U-Boote oder Wohnhäuser, die in geothermie-reichen Ländern wie Island gebaut wurden.
Abgesehen vom Tod durch Kälte hat das Leben in einer Welt ohne Sonne noch einige Vorteile. Das Risiko von Sonneneruptionen wird verringert, die Satellitenkommunikation und die Bedingungen für Astronomen werden verbessert.
Aber im Allgemeinen wäre es natürlich besser mit der Sonne. Selbst wenn Sie die Sonne für nur eine Sekunde ohne die Schwerkraft der Sonne entfernen, werden alle Objekte im Sonnensystem anstelle einer kreisförmigen Umlaufbahn in einer geraden Linie verlaufen. Eine Sekunde später, wenn die Sonne zurückkehrt, befindet sich alles, von Gasriesen bis hin zu kosmischem Staub, in neuen Umlaufbahnen, von denen einige instabil sein werden. Außerdem verschwindet für eine Sekunde die Heliosphäre, die das Sonnensystem vor extrasolarer Strahlung schützt. Eine Sekunde ohne Schilde lässt abscheuliche Strahlung von außen eindringen, was zum Auftreten von Auroren auf der ganzen Welt führt, Satelliten und Stromnetze stört oder möglicherweise die Erde sterilisiert.
… wenn die Erde auf ein Schwarzes Loch trifft
Fast jedes neugierige Kind in diesem Universum hat über die Auswirkungen nachgedacht, die ein Schwarzes Loch auf die Erde oder zumindest auf die hier lebenden Menschen haben könnte. Frank Hale von der Stanford University hat vorgeschlagen, was hätte passieren können, wenn ein münzgroßes Schwarzes Loch, das ungefähr die gleiche Masse wie die Erde hätte, im Zentrum des Planeten gelandet wäre. Nicht dass die Erde von einem Weltraumstaubsauger angesaugt wird, aber es wird immer noch Aufregung geben.
Materie, die in das Schwarze Loch fällt, wird extrem heiß, wodurch Strahlung und Druck die äußeren Materieschichten herausdrücken und eine spektakuläre Explosion verursachen, die wie überhitztes Plasma von der Erde abgefeuert wird. Durch die Erhaltung des Impulses wird sichergestellt, dass sich die Erdmasse schneller um das Schwarze Loch dreht, und es entsteht eine Akkretionsscheibe, die die Geschwindigkeit begrenzt, mit der die Erdmasse absorbiert wird. Die Erde wird sich in schnell drehende Ruinen verwandeln, aber es wird einige Zeit dauern, bis sie gegessen wird.
Ein kleineres Schwarzes Loch wird nicht so schlimm sein. Es wird angenommen, dass das Universum voller ursprünglicher Schwarzer Löcher mit einer Masse ist, die einem kleinen Berg entspricht. Diese schwarzen Löcher lauern in den Gasriesen und führen zur Geburt vorzeitiger Supernovae. Wenn solch ein Schwarzes Loch mit hoher Geschwindigkeit in die Erde kracht, kann es einfach durchfliegen. Eine solche Kollision führt zu einer Energiefreisetzung, die der Explosion einer Tonne TNT entspricht, sich jedoch über die gesamte Länge des Pfades erstreckt, so dass kaum jemand etwas davon merkt. Der Durchgang eines solchen Schwarzen Lochs durch die Erde hinterlässt jedoch "eine lange, durch Strahlung stark beschädigte Materialröhre, die über die geologische Zeit hinweg erkennbar bleibt".
Die Dinge wären dunkler, wenn das Sonnensystem mit einem supermassiven Schwarzen Loch mit einer Masse kollidieren würde, die millionenfach der Masse der Sonne entspricht und möglicherweise durch die Schwerkraft zweier kollidierender Galaxien ausgestoßen wird. Der Astronom Christopher Springob glaubt, dass wir vermuten würden, dass etwas nicht stimmte, als sich das Schwarze Loch 1000 Lichtjahren vom Sonnensystem entfernt näherte. Danach hätten wir nur noch wenige tausend Jahre Zeit, um uns auf seine Ankunft vorzubereiten. Danach wird dieses Schwarze Loch die Umlaufbahnen der Planeten erheblich stören und in das Sternensystem beißen. Wenn sich das Schwarze Loch innerhalb eines Lichtjahres befindet, wird seine Schwerkraft die Welt zerreißen, so dass die Erde gut gekaut wird, bevor sie endgültig verschluckt wird.
Oder nicht. Samir Mathur von der Ohio State University glaubt, er habe mathematische Beweise dafür, dass wir möglicherweise nicht einmal bemerken, dass wir von einem Schwarzen Loch gefressen werden.
