by Stephen Battersby

od miliardów lat Ziemia jest w niebezpiecznej podróży przez kosmos. Gdy nasza planeta wiruje wokół Słońca, cały układ słoneczny podejmuje daleką podróż, krążąc wokół naszego wszechświata co 200 milionów lat. Przedzierając się przez dysk Drogi Mlecznej, dryfowaliśmy przez błyszczące ramiona spiralne, pokonywaliśmy Stygiańskie ciemności gęstych mgławic i byliśmy świadkami spektakularnej śmierci gigantycznych gwiazd.

wiele z tych cudów mogło być zabójczych, zrzucając śmiertelne promieniowanie na powierzchnię ziemi lub rzucając ogromne pociski na naszą ścieżkę. Niektórzy mogli wymazać połacie życia, rozbić kontynenty lub zamienić planetę w lód. Inni mogli być bardziej łagodni, być może nawet siejąc nasiona życia.

na razie jest to domysł. Nie możemy odtworzyć naszej drogi przez grawitacyjną walkę galaktyk, a tym bardziej Nie obliczyć, jakie incydenty nas spotkały, gdzie i kiedy. Sama ziemia, jej skały stale poddawane recyklingowi przez tektonikę płyt i przebudowywane przez erozję, jest wyjątkowo zapominana o wcześniejszych atakach z kosmosu.

ale repozytorium naszych kosmicznych wspomnień może być blisko. Ziemia i skały Księżyca przetrwają niezakłócone przez wieki. Głęboko pod powierzchnią księżyca może znajdować się archiwum z podróży naszej planety. O tym, co zapomina Ziemia, pamięta księżyc.

dawno temu, w tej galaktyce, ale daleko, daleko… niebo jest pełne jasnych gwiazd i świecących mgławic, znacznie gęstszych niż dzisiejsze oswojone niebo. Ale ta scena nie ma trwać. Wielka, zakrzywiona fala gwiazd podnosi układ słoneczny jak skrawek flotsamu, zmiatając go na puste galaktyczne obrzeża, daleko od zapomnianej ojczyzny.

dzisiaj układ słoneczny przemierza prawie Okrężną ścieżkę wokół naszej galaktyki, utrzymując stałą odległość 30 000 lat świetlnych między nami a jądrem galaktyki. Kiedyś zakładaliśmy, że większość gwiazd pozostaje w tak cichych orbitach przez całe życie. Nasza przejażdżka mogła być bardziej ekscytująca. Charakterystyczne ramiona spiralne galaktyki, takie jak Droga Mleczna, to fale o większej gęstości, obszary, w których gwiazdy i gaz znajdują się nieco bliżej siebie niż gdzie indziej w Dysku naszej galaktyki. Ich dodatkowa grawitacja jest zwykle zbyt słaba, aby znacznie zmienić ścieżkę gwiazdy, ale jeśli prędkość orbitalna Gwiazdy dorównuje prędkości, z jaką obraca się ramię spiralne, to dodatkowa siła ma więcej czasu, aby zadziałać (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol 336, p 785). „To jak surferzy na Oceanie – jeśli wiosłują zbyt wolno lub zbyt szybko, nigdzie nie dojdą. Muszą dokładnie dopasować prędkość, a następnie zostać popchnięci”, mówi Rok Roskar z Uniwersytetu w Zurychu w Szwajcarii.

symulacje Roskara pokazują, że szczęśliwa gwiazda może jeździć na fali przez 10 000 lat świetlnych lub więcej. Nasze słońce może być takim surferem. Niektóre pomiary sugerują, że słońce jest bogatsze w ciężkie pierwiastki niż przeciętna gwiazda w naszym sąsiedztwie, co sugeruje, że urodziło się w ruchliwej centralnej strefie galaktyki, gdzie Gwiezdne wiatry i eksplodujące Gwiazdy wzbogacają kosmiczny napar bardziej niż na galaktycznym przedmieściu. Zderzenie grawitacyjne układu słonecznego może również wyjaśniać, dlaczego Sedna, duża kula lodowa w końcach układu słonecznego, porusza się po zagadkowej, ogromnie wydłużonej orbicie (arxiv.org/abs/1108.1570).

to tylko poszlaki. Ale możemy znaleźć bardziej bezpośrednie ślady niepokojących incydentów z odległej przeszłości…

niebo kwitnie błyskotliwymi, niebiesko-białymi młodymi gwiazdami, niektóre jeszcze otoczone gazem, z którego się uformowały. Najjaśniejsze świeci światłem 20 000 słońc, ale jego blask jest znakiem ostrzegawczym. Wkrótce gwiazda eksploduje, wyganiając noc na kilka tygodni. W przeciwieństwie do życiodajnego ciepła słońca, to światło przyniesie śmierć.

w pobliskim spiralnym ramieniu Drogi Mlecznej, ponad 1000 lat świetlnych od obecnego położenia naszego Układu Słonecznego, leży Mgławica Oriona, miejsce narodzin olbrzymich gwiazd. Nasz układ słoneczny musiał czasami dryfować znacznie bliżej takich Gwiezdnych szkółek. Aby to zrobić, należy flirtować z katastrofą. Masywna gwiazda spala swoje paliwo szybko, a za kilka milionów lat jej jądro może się zawalić, uwalniając ogromną energię supernowej.

promieniowanie rentgenowskie pochodzące z supernowej odległej o kilkadziesiąt lat świetlnych może zubożać lub niszczyć warstwę ozonową Ziemi, wpuszczając szkodliwe promienie ultrafioletowe ze słońca. Wysokoenergetyczne protony, czyli promieniowanie kosmiczne, będą bombardować Ziemię przez dziesięciolecia, niszcząc Ozon, uszkadzając żywą tkankę i prawdopodobnie zasiewając chmury, aby wywołać zmiany klimatyczne. Takie konwulsje mogły spowodować masowe wymieranie, które tak okrutnie przerywają historię życia na Ziemi-być może nawet przyspieszając zgon dinozaurów 65 milionów lat temu, zgodnie z teorią sformułowaną w latach 90.

dowody na istnienie minionych supernowych są cienkie na ziemi, chociaż w 1999 roku niemieccy badacze znaleźli ślady żelaza-60 w osadach Południowego Pacyfiku (Physical Review Letters, vol 83, p 18). Ten izotop, o okresie półtrwania wynoszącym 2,6 miliona lat, nie jest wytwarzany w znaczących ilościach przez żaden proces na Ziemi, ale jest wydalany przez supernowe. Interpretacja jest sporna, ale jeśli żelazo-60 jest brudnym śladem supernowej, sugeruje to, że gwiazda eksplodowała zaledwie kilka milionów lat temu w odległości około 100 lat świetlnych od nas.

Planetolog Ian Crawford z Birkbeck, University of London, sugeruje, że możemy spojrzeć na Księżyc, aby znaleźć wyraźne dowody takich Astro-katastrof. „Księżyc jest olbrzymią gąbką, pochłaniającą wszystko, co rzuca się na niego, gdy poruszamy się po galaktyce”, mówi. Promieniowanie kosmiczne pochodzące z supernowej będzie przenikać do księżyca, pozostawiając ślady uszkodzeń w minerałach powierzchniowych, które będą widoczne pod mikroskopem i uderzając atomami w celu utworzenia egzotycznych izotopów, takich jak krypton-83 i ksenon-126.

“Księżyc jest olbrzymią gąbką pochłaniającą wszystko, co w niego rzucamy, gdy okrążamy galaktykę”

chociaż księżycowa gleba jest trwała, przez miliardy lat stały deszcz promieni kosmicznych przesłaniałby zapisy pojedynczych zdarzeń, nawet tych tak ekstremalnych, jak pobliska supernowa. Crawford, wraz z Katherine Joy z Lunar and Planetary Institute w Houston w Teksasie i współpracownikami, uważa, że sztuką będzie szukać tych stosunkowo rzadkich miejsc z sekwencją strumieni lawy. Kiedy stopiona skała wydostaje się na powierzchnię i ochładza, zaczyna zbierać ślady promieniowania kosmicznego; jeśli jest następnie zakryte, zachowuje nieskazitelny zapis czasu, w którym zostało odsłonięte. Przepływy lawy można datować precyzyjnie, mierząc produkty rozpadu pierwiastków promieniotwórczych w nich (Ziemia, Księżyc i planety, Tom 107, str 75).

statki kosmiczne zauważyły już wiele kuszących księżycowych strumieni lawy. Do tej pory wszystkie pochodzą z ponad miliarda lat wstecz, do czasu, gdy Księżyc był gorętszy i bardziej aktywny wulkanicznie. Crawford ma nadzieję znaleźć mniejsze, nowsze stosy lawy lub warstwy skał stopione przez duże uderzenia. Zakopane w nich mogą być zapisy supernowych, które możemy porównać z ziemskimi zapisami kopalnymi, aby sprawdzić, czy pasują do masowego wymierania. Znacznie więcej starożytnych skał może nam powiedzieć, czy pobliskie supernowe były częstsze w przeszłości-być może znak, że kiedyś podróżowaliśmy przez gęstsze, bardziej obfitujące w wydarzenia wewnętrzne zakątki galaktyki.

a księżyc może mieć inne wspomnienia…

nadchodzi ciemność. Zaczyna się od małej plamki bezgwiezdnej czerni, ale powoli rośnie, aż zaciemni niebo. Przez pół miliona lat Słońce jest jedyną widoczną gwiazdą. Gdy obcy pył i gaz opadają i przenikają naszą atmosferę, Ziemia jest pokryta białą chmurą i pokryta lodem; bladym lustrem do ciemnego kosmicznego brzegu chmury powyżej.

Gaz międzygwiezdny przenika Drogę Mleczną, ale nie równomiernie. Układ słoneczny zamieszkuje niezwykle pusty skrawek przestrzeni, lokalny bąbel, z jednym atomem wodoru na pięć centymetrów sześciennych przestrzeni. W przeszłości musieliśmy dryfować przez gęstsze chmury gazu, w tym przez ponad 100 lat świetlnych, w których zimne i ciemne wnętrza Wodór formuje się w cząsteczki.

w takich mgławicach ziemia mogła się przeziębić. Zazwyczaj wnętrze układu słonecznego jest chronione przed ostrym promieniowaniem międzygwiezdnym przez wiatr słoneczny, strumień naładowanych cząstek, który płynie głęboko w Przestrzeń Kosmiczną, tworząc ogromną tarczę elektromagnetyczną zwaną heliosferą. Kiedy Gaz międzygwiezdny staje się gęstszy, wiatr słoneczny nie może posunąć się tak daleko, a heliosfera kurczy się. Powyżej gęstości około 1000 cząsteczek na centymetr sześcienny, skurczy się w orbicie Ziemi. To może się zdarzyć co kilkaset milionów lat.

nagromadzenie wodoru w wysokiej atmosferze Ziemi zmieniłoby jego chemię, tworząc odblaskową warstwę chmur, podczas gdy pył mógłby naśladować efekt cieniowania aerozoli siarczanowych z erupcji wulkanicznych. Alex Pavlov z University of Colorado, Boulder, mówi, że sam pył może wywołać globalną epokę lodowcową lub „śnieżną ziemię” (Geophysical Research Letters, vol 32, p L03705).

wiemy, że Ziemia cierpiała na takie epizody, w tym wielkie dreszcze około 650 i 700 milionów lat temu. Ich przyczyna pozostaje niejasna. Mogło to być wietrzenie gór, które wyciągnęło dwutlenek węgla z powietrza, erupcje wulkanów, zmiany orbity Ziemi wokół Słońca – lub czarna chmura w przestrzeni.

z drugiej strony chmury mogły mieć szczęśliwszy wpływ na Ziemię. William Napier z University of Buckingham w Wielkiej Brytanii zasugerował, że mogą tworzyć stanowiska dla życia, chroniąc mikroorganizmy przed promieniowaniem kosmicznym i rozsypując je na każdą otwartą planetę, gdy przechodzi przez nią (International Journal of Astrobiology, vol 6, str 223).

księżyc znów może nam opowiedzieć historię Ziemi. Tam na górze, obcy pył osiadłby, aby wymieszać się z księżycową ziemią. Miał charakterystyczny znak chemiczny, z wysokim poziomem uranu-235 i innych izotopów, które są generowane w supernowych i rozproszone w przestrzeni kosmicznej. Najlepiej byłoby, gdyby pył został pogrzebany pod poręcznym strumieniem lawy.

dotarcie do niego nie będzie łatwe. „Być może będziemy musieli zatopić wiertło w obszarze, o którym wiadomo, że ma wiele strumieni lawy”, mówi Joy. Ustawienie platformy wiertniczej na Księżycu jest poza naszymi obecnymi możliwościami, ale Joy wskazuje, że warstwy lawy są odsłonięte w niektórych ścianach krateru uderzeniowego i długich rowkach na powierzchni Księżyca zwanych rylami. Robotyczna sonda może pochylić się po ścianie krateru i wyrwać uwięzioną glebę pomiędzy przepływami lawy, sugeruje Crawford.

ta gleba może również zawierać fragmenty minerałów, które kroczą innym rozdziałem ziemskiej Odysei – opowieści o skałach i wrakach.

słaba czerwona gwiazda na początku wydaje się nieszkodliwa, ledwo dostrzegalna plamka przyćmiona przez 10 000 innych punktów światła. Ale rośnie. W ciągu zaledwie kilku tysięcy lat staje się najjaśniejszą gwiazdą na niebie. W obłoku Oorta, daleko poza Plutonem, gigantyczne kule lodu i skał zaczynają odbiegać od swoich delikatnie zbalansowanych Orbit i poruszać się w kierunku słońca. Wkrótce niebo roi się od komet-złe wróżby dla Ziemi.

powierzchnia Księżyca zapisuje eony bombardowania. Astronauci Apollo znaleźli wiele próbek starożytnej stopionej skały, ujawniając, że około 4 miliardy lat temu wewnętrzny układ słoneczny był obrzucany masywnymi ciałami.

to „późne ciężkie bombardowanie” uważa się za spowodowane ruchami zewnętrznych Planet Urana i Neptuna zakłócającymi asteroidy w pasie Kuipera, gdzie przebywa Pluton. Incydenty w naszej galaktycznej Odysei wywołałyby kolejne burze komet i planetoid. Przechodzące gwiazdy lub chmury pyłu mogły wywołać jednorazowy skok w bombardowaniu. Bardziej regularny wzór powstawania nowego krateru może odzwierciedlać powtarzające się spotkanie na naszej drodze wokół galaktyki – przechodzenie przez szczególnie gęste i niezmienne ramię spiralne, na przykład.

aby się dowiedzieć, musielibyśmy odwiedzić różne powierzchnie, pobrać małe próbki skał, aby określić ich wiek, a następnie dokonać dokładnego spisu kraterów, aby zobaczyć, jak wahała się szybkość uderzenia. Zakopane gleby mogą pomóc, mówi Joy. „Możemy znaleźć fragmenty, które powiedzą nam, jakiego rodzaju asteroidy lub komety uderzały w księżyc.”

na razie możemy tylko spojrzeć na skalistą twarz naszego starego towarzysza i zastanawiać się, jakie historie ma do opowiedzenia. Jeśli światowe agencje kosmiczne trzymają się swoich obecnych planów, nakreślonych w globalnym planie eksploracji z 2011 r., „powinno być możliwe rozpoczęcie dostępu do starożytnych złóż w ciągu kilku dekad”, mówi Crawford. Wtedy, być może, możemy zacząć pisać ostateczną wersję epickiej Odysei Ziemi.

Więcej na te tematy:

• układ słoneczny