Nic we Wszechświecie nie jest wieczne. Nawet Słońce kiedyś umrze. A obserwacje gwiazd na różnych etapach ewolucji pozwoliły z dużym prawdopodobieństwem określić jego przyszłość. A co stanie się z naszą Ziemią? Zastanawialiście się kiedyś nad tym?
Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta i jednoznaczna. Wydaje się, że dziś już dość dobrze wiemy jak powstał układ planetarny przy Słońcu. Środowisko naukowe zgadza się co do przyszłości naszej Dziennej Gwiazdy, ale mają różne zdania na temat tego, co stanie się z Ziemią, gdy zacznie ona wchodzić w kolejne etapy ewolucji. Jedni uważają, że gdy Słońce zacznie przechodzić w fazę czerwonego olbrzyma, tysiące razy mocniejsze promieniowanie spowoduje wyparowanie wody, roztopienie skał na powierzchni Ziemi i powstanie oceanu lawy. Z czasem Słońce rozszerzy się tak bardzo, że pochłonie Merkurego, Wenus, a prawdopodobnie także Ziemię. Inni twierdzą, że Ziemia może przetrwać tę apokalipsę.
Ziemia wypalona przez Słońce w fazie czerwonego olbrzyma – wizja artystyczna.
Źródło: Wikimedia.org
Problem jest złożony, a dla ludzkości jednocześnie bardzo istotny, bo dotyczy naszego przetrwania. Jednak to, co do niedawna wydawało się nam oczywiste, w świetle obecnych badań nad przyszłością Układu Słonecznego już takim nie jest. Zwrot nastąpił kilka lat temu, gdy na celowniku astronomów pojawiła się gwiazda V391 Pegasi w gwiazdozbiorze Pegaza. Oddalona od nas o prawie 4 tysiące lat świetlnych, ma 10 miliardów lat, cztery razy mniejszą średnicę niż Słońce i dwa razy mniejszą od niego masę. V391 Pegasi jest gwiazdą zmienną - pulsuje, czyli okresowo zmienia jasność. Jest przy tym niesamowicie regularna. Ale bardzo precyzyjne analizy tej pulsacji wykazały, że nie jest to pulsacja idealna. Oscylacje na przemian spóźniają się i przyspieszają o kilka sekund. Okazało się, że przyczyną takiego stanu rzeczy jest krążąca wokół niej planeta, która okrąża ją z okresem 3,2 lat.
W środowisku naukowym zapanowała konsternacja. Znamy już setki planet wokół innych gwiazd, ale nigdy wcześniej nie zaobserwowano planety, która krąży przy tak starej gwieździe. Siedem lat badań pozwoliło odtworzyć prawdopodobny przebieg dotychczasowego życia tej pary. Okazało się, że około 5 miliardów lat temu V391 Pegasi była bardzo podobna do Słońca i przeszła już w swoim życiu bardzo wiele.
Gwiazda ta nie jest osamotnionym przypadkiem. Kosmiczny Teleskop Keplera zaobserwował bowiem inną ciekawą odległą gwiazdę, którą oznaczono jako KOI 55. Jest gorącym podkarłem, gwiazdą w końcowej fazie ewolucji. I w tej obserwacji nie byłoby nic dziwnego, gdyby nie fakt, że wokół gwiazdy wciąż krążą dwie planety.
Kosmiczny Teleskop Kuplera od 2009 roku poszukuje planet podobnych do Ziemi krążących wokół innych gwiazd. Źródło: NASA
Okazuje się więc, że planety mogą przeżyć burzliwe etapy życia swojej gwiazdy. Czy przed taką samą szansą stoi nasza Ziemia? By odpowiedzieć na to pytanie, spróbujmy przeanalizować to, co może stać się w odległej przyszłości.
Jak wiadomo Słońce produkuję energię w procesie syntezy termojądrowej, w której wodór przekształca się w hel. W każdej sekundzie 4 miliony ton jego materii przeobrażane są w energię. Proces ten zachodzi już 4,6 miliarda lat, a zakończy się dopiero za 5 miliardów lat. Nie oznacza to jednak, że mamy przed sobą 5 miliardów lat spokojnego życia. Słońce staje się coraz jaśniejsze. Za około miliard lat będzie świeciło 10% jaśniej niż obecnie. Spowoduje to znaczny wzrost temperatury na Ziemi. Zrobi się na niej tak gorąco, że woda w stanie ciekłym nie będzie już mogła istnieć na powierzchni. Proces parowania jej ziemskich zasobów będzie następował coraz intensywniej. A jako, że w oceanach znajduje się o wiele więcej dwutlenku węgla niż w atmosferze, jego uwolnienie w połączeniu z parą wodną spowoduje efekt cieplarniany. To jeszcze bardziej spotęguje proces. Zwiększy się wielkość opadów oraz siła wiatrów. Nastąpi szereg zmian składu chemicznego atmosfery. W połączeniu z podnoszącą się temperaturą, spowoduje to zapoczątkowanie procesu wymierania ziemskiej roślinności i zwierząt, głównie ssaków i ptaków. Gatunki lepiej radzące sobie z wysokimi temperaturami, a także potrzebujące mniej tlenu, czyli płazy, gady i ryby mają większe szanse na przeżycie, ale i one wkrótce będą musiały ulec warunkom klimatycznym. Najdłużej przeżyją bezkręgowce, jednak gdy i na nie przyjdzie czas, na Ziemi pozostaną jedynie mikroorganizmy. Będą one poszukiwały miejsc do przetrwania. Być może w najgłębszych zakamarkach oceanów pozostaną jeszcze niewielkie jeziora gorącej, zasolonej wody. Tam życie będzie jeszcze przez jakiś czas możliwe. Podobnie jak w systemach podziemnych jaskiń lub innych podpowierzchniowych środowiskach. Na Ziemi odkryto już mikroorganizmy nawet na głębokości 5,3 km pod powierzchnią.
Atmosfera będzie składać się w 98% z pary wodnej, resztę będzie stanowić głównie dwutlenek węgla. Temperatura na powierzchni wzrośnie do setek stopni. W dodatku Słońce będzie nas bombardowało wysokim poziomem promieniowania UV. Żaden organizm nie będzie w stanie przetrwać takich warunków. Komputerowe symulacje wykazują, że ostatnie żywe organizmy znikną z powierzchni Ziemi za 2,8 miliarda lat.
Pozostaje mieć nadzieję, że do tego czasu ludzkość będzie w stanie uciec przed zagładą i przenieść się w inne, bardziej przyjazne miejsca. Bo gdy Ziemia stanie się gorącym pustkowiem, w innych miejscach Układu Słonecznego pojawią się warunki przyjazne dla życia. Takim miejscem w początkowej fazie może być Mars, a potem także księżyce Jowisza i Saturna. Dziś są to mroźne, nieprzyjazne światy, ale w miarę wzrostu temperatury w układzie zmienią się nie do poznania i umożliwią przetrwanie na nich.
Ale najgorsze i tak będzie jeszcze przed nami. Gdy Słońce wyczerpie zasoby wodoru, nastąpi zatrzymanie syntezy termojądrowej w jego wnętrzu. Pozbawione paliwa i energii jądro Słońca zacznie się kurczyć w wyniku sił grawitacyjnych. Jednocześnie zewnętrzna otoczka gwiazdy zacznie się rozszerzać i ochładzać. Słońce ponad 150-krotnie zwiększy swoje rozmiary i stanie się czerwonym olbrzymem. Na ziemskim niebie będzie miało 30-krotnie większą średnicę niż dziś. Merkury zostanie wchłonięty przez Słońce, lecz Wenus i Ziemia prawdopodobnie unikną podobnego losu. Silny wiatr słoneczny spowoduje bowiem szybką utratę masy Słońca, a to sprawi, że będzie miało ono co raz mniejszą grawitację. Dlatego orbity planet przesuną się na zewnątrz układu. Przypuszcza się, że orbita Ziemi może być w tym czasie około 1,7 razy większa niż dziś. To jednak i tak nie wiele pomoże, ponieważ zbliżenie powierzchni Słońca o temperaturze powierzchni 3 tysięcy stopni spowoduje, że skały na Ziemi zaczną się topić i planeta pokryje się oceanami płynnej lawy.
Kiedy w kurczącym się jądrze Słońca temperatura osiągnie poziom 100 milionów stopni, nastąpi tzw. błysk helowy, czyli gwałtowny zapłon helu i zacznie się proces jego syntezy w węgiel. Gwiazda gwałtownie odrzuci otoczkę, odsłaniając gorące jądro, a strumień napromieniowanych cząstek przemierzy cały Układ Słoneczny zabijając wszelkie życie. Promieniowanie jądra rozświetli rozszerzający się obłok odrzuconej materii, narodzi się mgławica planetarna, a Słońce stanie się niezwykle gorącym białym karłem.
Tak może wyglądać mgławica planetarna wokół Słońca, gdy te w fazie czerwonego olbrzyma odrzuci zewnętrzną otoczkę. Źródło: NASA, NOAO, ESA, the Hubble Helix Nebula Team, M. Meixner (STScI), and T.A. Rector (NRAO)
Odkrycia planet wokół starych gwiazd, a także naukowe symulacje dowodzą, że śmiertelny podmuch z gwiazdy nie musi oznaczać całkowitego zniszczenia jej układu planetarnego, ale życie na Ziemi, czy też innych planetach układu stanie się niemożliwe. Wydaje się, że może ono powrócić w okolice Słońca po kilkudziesięciu tysiącach lat, gdy mgławica planetarna rozproszy się i odsłoni białego karła. Gorące, ale małe Słońce nie będzie już w stanie ogrzać swoich planet. Powierzchnię Ziemi pokryje lód dwutlenku węgla i innych gazów tworzących resztki atmosfery. Na zewnętrznych planetach układu będzie jeszcze mroźniej. Ale nie jest wykluczone, że orbita jednej z pozostałych po katastrofie planet znajdzie się w ekosferze, narodzi się na niej nowe życie, a może wrócą także ludzie. Tylko czy będą mieli po co wracać?
Czy Ziemia może uniknąć swojego losu? Ludzie nie byliby ludźmi, gdyby nie próbowali stawić czoła swemu przeznaczeniu. Powstały pomysły, zgodnie z którymi można będzie wcześniej oddalić Ziemię od Słońca na bezpieczną odległość. Dokonać można tego przy pomocy dużej planetoidy, która okresowo zbliżałaby się do naszej planety, wpływając na nią swoją grawitacją. Proces ten trwałby setki milionów lat. Niestety jeszcze sporo czasu minie zanim ludzkość opanuje technologię, która umożliwiłaby przeprowadzenie takiej operacji. Ale to i tak tylko przesunęłoby w czasie zagładę.
Czy tak będzie wyglądała Ziemia, gdy Słońce wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma? Źródło: Wikimedia.org
Nie ma jednak czym się martwić na przyszłość. Problem ten nie dotyczy ani nas, ani naszych najbliższych potomków. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć jak będzie wyglądała nasza cywilizacja za kilka tysięcy, a tym bardziej za miliony czy miliardy lat. Z dotychczasowych obserwacji wynika, że wokół nawet 60 procent gwiazd podobnych do Słońca mogą istnieć planety typu ziemskiego. Na wielu z nich mogą panować warunki sprzyjające życiu. Być może znacznie wcześniej wyruszymy do innych gwiazd, w poszukiwaniu nowego domu, a nasza Ziemia pozostanie opuszczoną planetą, kolebką ludzkości. I wszystkim tym wydarzeniom będziemy przyglądać się z bezpiecznej odległości.
Comments