Τι θα συμβεί στην Γη, όταν ο Ήλιος αρχίσει να πεθαίνει;

Σήμερα το πρωί που ξυπνήσατε είναι η πρώτη μέρα της υπόλοιπης ζωής του Ήλιου.

Τα καλά νέα είναι ότι εμείς δεν θα είμαστε εδώ  όταν ο Ήλιος κάψει όλα του τα καύσιμα. Αυτό θα συμβεί περίπου σε 5 δισεκατομμύρια χρόνια.  Οπότε, αν υπάρχει ακόμα το ανθρώπινο είδος προφανώς θα έχει βρει τρόπο να κατακτήσει το σύμπαν, άρα θα έχουν εγκαταλείψει την Γη πολύ πριν αρχίσει η αντίστροφη μέτρηση. 

Αν και η σκέψη της εγκαταλειμμένης Γης  είναι στενάχωρη, από την άλλη είναι ο μόνος τρόπος για να μην εξαφανιστούμε οριστικά. Σκεφτείτε ότι αν ο άνθρωπος δεν έχει βρει τρόπο να κατοικήσει κάπου αλλού, όχι απλά θα εξαφανιστούμε αλλά θα είναι σαν να μην υπήρξαμε ποτέ. Και ίσως τότε ενώ άλλοι πολιτισμοί ψάχνουν στο σύμπαν για νοημοσύνη, εμείς δεν θα είμαστε εκεί. Θα είναι σαν να μην υπήρξαμε ποτέ!

Σκεφτείτε, πόσοι κόσμοι μπορεί ήδη να έχουν χαθεί έτσι; Γυρνάμε τα τηλεσκόπια μας προς τα απομεινάρια πρώην αστέρων για να μελετήσουμε τους λευκούς νάνους, τους αστέρες νετρονίων, ακόμα και τις μαύρες τρύπες, όμως αλήθεια τι να υπήρχε άραγε εκεί πριν; Δεν θα το μάθουμε ποτέ.

Το τέλος του Ήλιου το γνωρίζουμε, ξέρουμε ακριβώς πιο είναι το μέλλον του.  Η ζωή και το τέλος της Γης εξαρτάται άμεσα από την ζωή και το τέλος του Ήλιου.

Η Γη "λίγο πριν" ο Ήλιος μετατραπεί σε κόκκινος γίγαντας

Πριν δούμε την αντίστροφη μέτρηση, ας κοιτάξουμε μερικές πληροφορίες για τον τρόπο που λειτουργεί ο Ήλιος.

Μερικές πληροφορίες για τον Ήλιο

Στο αχανές σύμπαν, ο βασιλιάς Ήλιος δεν είναι παρά ένας κίτρινος νάνος, ένα συνηθισμένο άστρο από υδρογόνο (κατά 78%), ο οποίος συγκεντρώνει το 99,9% (κατά άλλους το 99%) των υλικών του επίσης μικρού και συνηθισμένου Ηλιακού μας Συστήματος. Αν και μικρός παρόλα αυτά την κάνει την δουλειά του, με την ακατανίκητη βαρυτική του έλξη κρατά γύρω του σε τροχιά πλανήτες, νανο-πλανήτες, κομήτες, αστεροειδής καθώς και πολυάριθμα μικρά και μεγάλα ουράνια σώματα. Ενώ εμείς έχουμε την τύχη να μας χαρίζει ζωή! Προς το παρόν...

Μια βόμβα με θερμοστάτη!

Στο εσωτερικό του Ήλιου θερμοπυρηνικές αντιδράσεις απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Κάθε δευτερόλεπτο ο  Ήλιος παράγει τόση ενέργεια όση απελευθερώνεται από την έκρηξη 40 δισεκατομμυρίων βομβών υδρογόνου. Όμως, αν και η πιο αποδοτική χημική αντίδραση που γνωρίζουμε είναι η καύση του υδρογόνου, ο Ήλιος αν έκαιγε υδρογόνο (αποτελείται από 78% υδρογόνο) θα εξαντλούσε πολύ σύντομα όλο του το απόθεμα σε μόλις 18.000 χρόνια για να παράγει αυτό που πρέπει ώστε το Ηλιακό μας Σύστημα να είναι όπως το γνωρίζουμε σήμερα. Αν πάλι υποθέσουμε ότι καίει οξυγόνο, τότε θα έλαμπε για 30 περίπου χρονάκια αφού ο Ήλιος διαθέτει ποσοστό λιγότερο από το 1%. Η ραδιενέργεια απορρίπτεται αφού μετρήσεις έδειξαν ότι δεν υπήρχε μετρήσιμη ποσότητα ραδίου στον Ήλιο. 

Αυτό που μας έμεινε είναι η πυρηνική ενέργεια, δηλαδή όταν πυρήνες χημικών στοιχείων μετατρέπονται σε πυρήνες άλλων χημικών στοιχείων και η μάζα των παραγόμενων προϊόντων είναι μικρότερη από εκείνη των αρχικών.

Αυτή η διαφορά στη μάζα μετατρέπεται σε ενέργεια σύμφωνα με τον περίφημο νόμο του Αϊνστάιν, E=mc². Με άλλα λόγια ο Αϊνστάιν μας είπε ότι η ενέργεια μετατρέπεται σε μάζα και το αντίστροφο.  

Οι ανθρώπινοι πυρηνικοί αντιδραστήρες λειτουργούν μετατρέποντας ουράνιο σε μόλυβδο και ήλιο. Όμως, ο Ήλιος δεν έχει ούτε ουράνιο, ούτε μόλυβδο διαθέτει όμως ήλιο αφού το 20% της μάζας του αποτελείται από αυτό. Έτσι λοιπόν κρατώντας την πυρηνική ενέργεια και ξεμένοντας από επιλογές αυτό που ανακαλύψαμε τελευταία είναι η σύντηξη. Σε αυτήν τη φάση δεν θα σας αναλύσω τις λεπτομέρειες της σύντηξης, διότι αυτό ανήκει σε ένα άλλο κατάδικό του άρθρο :)  

Προς το παρόν κρατήστε ότι: Ο ρυθμός  της σύντηξης (δηλαδή η παραγωγή ενέργειας), εξαρτάται από την θερμοκρασία. Όσο υψηλότερη είναι τόσο ταχύτερος είναι και ο ρυθμός και τόσο μεγαλύτερη η ισχύς που παράγεται. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την βαρυτική ισορροπία δρα σαν θερμοστάτης.

Δηλαδή, αν αυξηθεί η θερμοκρασία του πυρήνα του Ήλιου, θα αυξηθεί η ενεργειακή πίεση και ο Ήλιος θα διογκωθεί. Όμως αυτή η διόγκωση θα ρίξει την θερμοκρασία στον πυρήνα του Ήλιου, άρα θα επιβραδύνει τη σύντηξη και θα μειώσει την πίεση της ακτινοβολίας. Επομένως ο Ήλιος θα ισορροπήσει ξανά στο σημείο που ήταν πριν.

Επίσης συμβαίνει και το αντίστροφο, αν μειωθεί η θερμοκρασία, οι πυρηνικές αντιδράσεις θα μειωθούν, άρα και η παραγωγή ενέργειας και η ενεργειακή πίεση. Τότε ο Ήλιος θα συσταλεί, η θερμοκρασία θα αυξηθεί και πάλι θα έχουμε ισορροπία. 

Έτσι πορευόμαστε με τον Ήλιο μας εδώ και 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια και έτσι θα συνεχίσουμε για άλλα τόσα περίπου ή μάλλον ο Ήλιος θα συνεχίσει, διότι η Γη δεν θα είναι όπως της ξέρουμε πολύ πριν...

Η αντίστροφη μέτρηση

Ο Ήλιος θα μετατραπεί σε λευκό νάνο περίπου σε 10 δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα, όμως πολύ πριν θα έχουν αρχίσει οι κοσμικές αλλαγές. Υπάρχουν πολλές θεωρίες για το τι θα συμβεί μέχρι τότε, και η αλήθεια είναι ότι κανείς δεν ξέρει. 

 Τα δισεκατομμύρια χρόνια είναι κατά προσέγγιση

Το σίγουρο είναι ότι η φωτεινότητα του Ήλιου αυξάνεται σταθερά από την 1η μέρα της ζωής του έως και την τελευταία του. Μάλιστα κάποια μαθηματικά μοντέλα μας δείχνουν ότι ο Ήλιος ήταν 30% πιο χλομός σε ηλικία 1.000.000.000 ετών (σήμερα 4.500.000.000 ετών).  

600 εκατομμύρια χρόνια από σήμερα

Σε 600.000.000 χρόνια από σήμερα η αυξανόμενη φωτεινότητα του Ήλιου,  θα αυξήσει την ηλιακή ακτινοβολία, αυτό με την σειρά του θα προκαλέσει μια μείωση στα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Άρα το επίπεδο εκπομπών CO₂ θα πέσει κάτω από το επίπεδο που απαιτείται για τη διατήρηση της φωτοσύνθεσης με δέσμευση του άνθρακα CO₃, που χρησιμοποιείται από τα δέντρα.

Μερικά φυτά που χρειάζονται χαμηλότερες συγκεντρώσεις άνθρακα θα επιβιώσουν. Ωστόσο, η μακροπρόθεσμη πρόβλεψη είναι ότι όλα τα φυτά θα πεθάνουν.

Η εξαφάνιση των φυτών θα είναι η αρχή εξαφάνισης σχεδόν όλων των ζώων, δεδομένου ότι τα φυτά είναι η βάση της τροφικής αλυσίδας. 

1,1 δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα

Σε 1.100.000.000 χρόνια από σήμερα η φωτεινότητα του Ήλιου θα είναι κατά 10% υψηλότερη. Ο Ήλιος θα είναι λίγο πιο μεγάλος και λίγο πιο θερμός. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα την εξάτμιση των ωκεανών.

Κάπου εκεί η ατμόσφαιρα θα γίνει ξηρή και φυσικά τα περισσότερα ήδη ζωής θα έχουν πλέον εξαφανιστεί για πάντα. Η Γη πλέον δεν έχει καμία ελπίδα να ανακάμψει! 

3,5 δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα 

Σε 3.500.000.000 χρόνια από σήμερα ή σε περίπου 9 δισεκατομμύρια χρόνια από την στιγμή της γέννησής του ο Ήλιος θα είναι μεγαλύτερος κατά 40% και αυτό βέβαια σημαίνει ότι κατά πάσα πιθανότητα κάθε μορφή ζωής πάνω στην Γη θα πάψει να υπάρχει. 

7,5 δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα

Το επόμενο στάδιο είναι ο Ήλιος να μετατραπεί σε Κόκκινο Γίγαντα. Σε αυτό το σημείο τα εξωτερικά στρώματα του θα επεκταθούν, αλλά ο πυρήνας του θα συρρικνωθεί. Παρόλα αυτά ο Ήλιος θα μεγαλώσει τόσο πολύ που θα "καταπιεί" μια για πάντα τον Ερμή, την Αφροδίτη και ίσως και την Γη. Μια άλλη θεωρία λέει ότι υπάρχει πιθανότητα η Γη τουλάχιστον να ωθηθεί προς τα "έξω". Όπως και να΄χει ο Ήλιος θα καλύπτει 150 φορές το σημερινό του μέγεθος.

Εκείνη την περίοδο ο Ήλιος θα αρχίσει να "αγγίζει" τον Δία.

 

Κάπως έτσι θα είναι η θέα από την Γη, αν δεν έχει εξαφανιστεί...

Παρόλο το μέγεθος του, ο Κόκκινος Γίγαντας θα είναι πολύ πιο δροσερός, αλλά πιο φωτεινός. Αυτό σημαίνει πως θα αλλάξουν τα δεδομένα και για τους υπόλοιπους μακρινούς πλανήτες, οι οποίοι θα αρχίσουν να ζεσταίνονται αφού ο Ήλιος θα έχει επεκταθεί τόσο πολύ. Ιδιαίτερα οι δορυφόροι του Δία, Ευρώπη και Εγκέλαδος που καλύπτονται από σωματίδια παγωμένου νερού θα νιώσουν για πρώτη φορά την "Άνοιξη" μετά από δισεκατομμύρια χρόνια βαθειάς ψύξης.

Είναι σίγουρο ότι οι τροχιές των πλανητών θα αλλάξουν, κάποιοι θα συγκρουστούν, κάποιοι θα "πεταχτούν" έξω από το Ηλιακό Σύστημα και όποιος επιζήσει μάλλον θα αντιδράσει με διαφορετικό τρόπο (ίσως εδώ αξίζει ένα άρθρο για το πως θα αλλάξει όλο το Ηλιακό Σύστημα). 

Κάποιοι μάλιστα πιστεύουν ότι αφού θα έχει μετατοπιστεί η "κατοικήσιμη ζώνη" προς τα έξω, υπάρχουν πιθανότητες πλανήτες ή νανο-πλανήτες όπως ο Πλούτωνας ή η Έρις να είναι όχι ακριβώς κατοικήσιμοι, αλλά απλώς ανεκτικοί. Μάλιστα το προχωράνε ακόμα παραπέρα και πιστεύουν ότι μια ανθρώπινη μετανάστευση προς τα εκεί θα μας δώσει τα απαραίτητα χρονάκια για το επόμενο βήμα...

Σίγουρα αυτή η λύση θα ήταν προσωρινή αφού πλέον δεν υπάρχει γυρισμός. 

Όταν ο Κόκκινος Γίγαντας φτάσει στο μέγιστο μέγεθος θα συμβεί σύντηξη ηλίου στον πυρήνα του και το αστέρι θα αρχίσει να απελευθερώνει περισσότερη ενέργεια. Ως αποτέλεσμα ο Ήλιος θα συρρικνωθεί σε μέγεθος, αλλά θα γίνει θερμότερος. Με αυτά και με εκείνα τα καύσιμα θα τελειώσουν, και αυτό σηματοδοτεί την αρχή του οριστικού του τέλους.

Ηλικία Ήλιου: 11.000.000.000 ετών

Καθώς ο Ήλιος πλησιάζει στο τέλος της φάσης του Κόκκινου Γίγαντα τα περισσότερα από τα εξωτερικά του στρώματα θα εξαερώνονται μακριά στο διάστημα. Έτσι θα σχηματιστεί ένα Πλανητικό Νεφέλωμα.

Αυτό το πολύχρωμο νέφος περιέχει ότι μας "δάνεισε" το σύμπαν για να υπάρχουμε και όπως βλέπετε όλα θα γυρίσουν πίσω. 

 

Tο πράσινο είναι υδρογόνο - το βιολετί είναι ήλιο, οι πρώτες ύλες του σύμπαντος. Το κόκκινο είναι άζωτο και το μπλε είναι οξυγόνο, οι θεμέλιοι λίθοι της ζωής στη Γη. 

Σε αυτή την σύντομη φάση του κύκλου ζωής του, ο Ήλιος χάνει μάζα σε πολύ υψηλά ποσοστά και γίνεται συνεχώς όλο και πιο δροσερός, ενώ ταυτόχρονα πιο φωτεινός. Τελικά, το μόνο που θα απομείνει από τον Ήλιο μας είναι ο πυκνός πυρήνας του. 

Η συνέχεια έως το οριστικό τέλος...

Μέχρι το τέλος του πλανητικού νεφελώματος, ο Ήλιος θα έχει χάσει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του, και μόνο ο πυκνός πυρήνας θα έχει απομείνει. Σε αυτό το σημείο ο Ήλιος θα έχει γίνει Λευκός Νάνος και θα έχει το μέγεθος της Γης.

 

Ένας λευκός νάνος είναι πολύ πυκνός, διότι περιέχει μόνο τα βαρύτερα στοιχεία κατά τη διάρκεια της ζωής του. Πλέον, καμία πυρηνική σύντηξη δεν συμβαίνει στον πυρήνα του και ο Ήλιος θα γίνει πολύ πιο δροσερός, εκπέμποντας ένα κλάσμα του φωτός από αυτό που έκανε κάποτε.

Με την πάροδο του χρόνου θα σταματήσει να παράγει οποιαδήποτε θερμότητα ή φως και θα τελειώσει η ζωή του οριστικά ως Μαύρος Νάνος.

Ο Μαύρος Νάνος είναι μια καθαρά ανθρώπινη θεωρία, αφού αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει τρισεκατομμύρια χρόνια και το σύμπαν υπάρχει μόνο 13,6 (ή 13,7) δισεκατομμύρια χρόνια.

Άρα είναι κάτι που ούτε καν το Σύμπαν δεν έχει προλάβει να δει... 

Δεν είμαι σίγουρη γιατί, αλλά το να σκεφτόμαστε με ανυσηχία το απώτερο μέλλον της Γης δίνει μια περίεργη εικόνα της ανθρώπινης ψυχολογίας. Υπάρχουν άνθρωποι σήμερα που ανησυχούν πραγματικά για ένα μέλλον που θα έρθει "ποτέ", λυπούνται που η Γη θα βράσει, οι ωκεανοί θα εξαφανιστούν και η Γη θα μετατραπεί σε μια λειωμένη μπάλα από βράχια. 

Ίσως θα βοηθούσε περισσότερο αν αυτή η ανυσηχία για τον πλανήτη συγχρονιζόταν με το "σήμερα". Με πιάνεται ε; 

Με τους συμπαντικούς μου χαιρετισμούς,
Αλεξάνδρα Μαξούρα

 

ΠΗΓΕΣ:
Solar Data Analysis Centre
High Altitude Observatory
Ulysses
Solar and Heliospheric
Space Weather
Γαιόραμα
Discovery & Science
Universe Today