خورشيد درحال بزرگ شدن است
حرارت داخل زمين ،به خاطر شكافت اورانيوم 238 ايجاد ميشود که نيمه عمر آن 4.5 ميليارد سال است.
اين يعني مواد داخلي زمين هماکنون حدود نيمي از ميزان اوليه، گرما توليد ميکنند. با سرد شدن مواد داخلي، فرايندهاي نوسازي زمين شناسي بهتدريج متوقف ميشود و سياره به دوران پيري و سالخوردگي وارد ميشود.
آتشفشانها فوران ميکنند و قارهها به تدريج به شکل و ساختار نهايي خود ميرسند و سال سطح آب اقيانوسها كمي پايين ميرود، چون پوسته زمين به طور ثابت در حال خنکشدن است و اين آب را جذب ميكند.
با اين حال خنکشدن زمين، با خنکشدن سطح زمين همراه نيست.خورشيد كه همواره از زمان تولدش درخشانتر ميشود، به بلايي سوزان براي حيات زمين تبديل خواهد شد.
ورشيد مانند بيشتر ستارهها در وضعيت پايداري بين کشش جاذبه به داخل از يک سو و فشار حاصل از گرماي گداخت هستهاي به خارج از سوي ديگر قرار دارد. اين يک تعادل خود تنظيم است.
کمي منقبضشدن خورشيد باعث افزايش چگالي و دماي مرکزي آن ميشود و واکنشهاي هستهاي را سريعتر ميکند که گرماي اضافي آن سبب منبسطشدن خورشيد ميشود.
انبساط هم قسمتهاي داخلي را کمي خنک و توليد انرژي هستهاي را کند ميکند و سبب انقباض مجدد ميشود و خورشيد در حال تعادل باقي ميماند. اما بعد از صدها ميليون سال اين تعادل كمي بههم ميخورد.
گداخت هستهاي و تبديل هيدروژن به هليم، مقدار هيدروژن در هسته خورشيد را كم ميكند. هليم خنثي است، پس هسته بايد کوچکتر و گرمتر شود تا همجوشي ادامه يابد.
خورشيد با گذشت 4.5 ميليارد سال از تولدش، اندکي کمتر از نيمي از هيدروژن اوليه خود را سوزانده و هسته آن واقعاً سرشار از هليم شدهاست. بهاين ترتيب خورشيد وارد دنبالهاي از اتفاقات پيچيده ميشود که هيچكدام، پديده خوشي براي زمين نيست.
با چگالتر شدن هسته، دماي مرکزي خورشيد بالا ميرود تا هيدروژن سريعتر بسوزد. براي همين است كه خورشيد از زمان تولدش 30درصد درخشانتر شده و در 1.2 ميليارد سال آينده کمي بزرگتر شده و 10درصد ديگر هم درخشانتر ميشود.
پديده گلخانهاي
با نگاهي بلندمدت ميبينيم كه زمين که بسيار گرمتر شده ممکن است واقعاً نعمتي براي زندگي باشد و زندگي در گلخانه رونق ميگيرد. اما سرانجام دماي سرنوشتساز (دماي جوش آب) فراخواهد رسيد.
مدلهاي آبوهوايي نشان ميدهد که زمين در 1.2 ميليارد سال آينده به وضعيت گلخانه مرطوب خواهد رسيد. اين از هر آنچه که ما با رهاکردن دياکسيد کربن در جو ميتوانيم انجام دهيم، بسيار ويرانگرتر خواهد بود، چون بخار آب در صورت وجود به اندازه کافي، خود يک گاز گلخانهاي قوي است.
در دوران گلخانه مرطوب، تبخير آب اقيانوسها در اثر دماهاي بسيار بالا به شدت زياد ميشود و بخار آب بيشتري وارد جو ميشود.
در نتيجه حتي به دماهاي بالاتري ميرسيم و اين روند ادامه دارد تا اينکه اقيانوسها به کلي تبخير و خشک شود. انتظار داريم زمين در مدت کوتاهي پس از يک ميليارد سال به يک بيابان برهوت و برشته تبديل شود. سخت است تصور کنيم که حيات چند سلوليها چگونه ادامه خواهد يافت.
مدلسازيهاي انجام شده توسط جيمز کستينگ از دانشگاه پنسيلوانيا نشان ميدهد که گلخانه خشک، تقريباً 3 ميليارد سال آينده در زمين اتفاق خواهد افتاد، 2ميليارد سال پس از آنکه آخرين قطره آب مايع هم تبخير شد.
دما در آن زمان دوباره بالا خواهد رفت و به دماي ذوب کننده 400 درجه سانتيگراد خواهد رسيد. خورشيد در آن زمان 40درصد درخشانتر از حال حاضر خواهد بود و چند ميليارد سال ديگر براي سوزاندن هيدروژن درپيشرو خواهد داشت.
بهتعويق انداختن واقعهاي اجتناب ناپذير
من و فرد آدامز از دانشگاه ميشيگان و دان کريکانسکي از دانشگاه کاليفرنيا در سانتاکروز در سال 2000 به صورت گروهي طرحي را آماده کرديم تا دماي مطلوب فعلي زمين را در برابر گرماي افزاينده خورشيد در چند ميليارد سال آينده، تثبيت كنيم. کليد اين طرح، زمان بسيار طولاني است که در پيشرو داريم.
ما نشان داديم که تنها با مصرف کمي انرژي در هزاران يا ميليونها سال ميتوان جرم بزرگتري از کمربند سيارکي يا کوييپر را به گونهاي مانور داد که پيدرپي گذرهاي نزديکي از زمين و مشتري داشته باشد، به گونه اي که بخشي از انرژي عظيم مداري مشتري را به زمين منتقل كند.
چنين گذري در هر 10هزار سال کافي است تا مدار زمين را با سرعت کافي به سمت خارج حرکت داد تا با درخشندگي افزاينده خورشيد مقابله کند.
اگرچه فناوري لازم براي شروع چنين طرحي تقريباً موجود است، اما برنامهريزي بلندمدت و ثبات انساني بايد بهاندازه زيادي، در ابعاد مختلف رشد کند.
مشکل فقط اين نيست که يک اشتباه کوچک محاسباتي ميتواند باعث بروز برخورد يك سيارك به زمين شود.پس از چاپ نتايج اين کار، رسانهها کاملاً به اشتباه گزارش دادند که اين طرح ميتواند در کوتاه مدت، گرمشدن جهاني زمين توسط انسانها را بهتأخير اندازد.
چنين گزارشهايي منجر به نوشتههاي روزنامهها، ميزگردهاي بيمعني تلويزيوني و سيل فراگير نامهها و تماسهاي خشمگينانه شد. 10 ميليون سال زمان خوبياست تا قبل از شروع صبر کنيم.
مسئله اصلي که بايد در نظر بگيريم آن است که آيا تمدن دراين مدت دوام خواهد آورد؟
اما تحول خورشيد بدون درنظر گرفتن آنچه آيندگان ما انجام خواهند داد، سرعت خواهد گرفت.
مدلهاي کامپيوتري و رصدهاي دقيق از ستارههاي شبيه خورشيد نشان ميدهد که سوختن هيدروژن از هسته خورشيد به سمت پوسته خارجي پيش خواهد رفت و اين انتقال سريعتر و سريعتر خواهد شد. توليد انرژي به طرز شگرفي افزايش خواهد يافت و باعث بزرگشدن لايههاي خارجي خورشيد خواهد شد.
مدلها نشان ميدهد که خورشيد در 6.36 ميليارد سال بعد، 2.2 برابر درخشندهتر از وضعيت فعلي خواهد بود و مريخ به اندازه الان زمين، گرما دريافت ميکند. اما جاذبه مريخ آنقدر کم است که نميتواند جو گرم قابل ملاحظهاي را نگه دارد تا آنرا به يک منطقه قابل سکونت تبديل كند.
درخشندگي خورشيد در 730 ميليون سال بعدي، 2.7 برابر و اندازه آن 2.3 برابر الان ميشود. منظومه شمسي در آن زمان بهواقع غيرقابل سکونت ميشود.
ناهيد و زمين دوقلوهاي سولفوري ميشوند و مريخ به يک بيابان سوزان تبديل ميشود. اقمار مشتري همچنان يخزده هستند، اما ذوبشدن آنها نزديک است. خورشيد پس از 590 ميليون سال به يک غول سرخ تبديل ميشود و مراحل بعدي بسيار شديدتر از هر آنچه تا کنون بوده ميشود.
غول سرخ
شما ميتوانيد يک مدل مقايسهاي از زمين و خورشيد درست کنيد. يک دانه شن را دريک دست و يک سکه ده سنتي (قطر 17.9، ضخامت 1.35ميليمتر و حجم 339.7 ميليمتر مکعب) را در دست ديگر گرفته و تا جايي که مي توانيد آنها را دور از هم بگيريد.
همانطور که خورشيد به يک غول سرخ تبديل ميشود، سکه ده سنتي را ابتدا با يک سکه 25 سنتي (قطر 24.3 ، ضخامت 1.75 ميليمتر و حجم 811.6 ميليمتر مکعب) و پس از آن با يک گريپ فروت جايگزين كنيد.
اقمار گاليلهاي مشتري (اروپا، گانيمد، کاليستو و يو) در آن زمان يک جو ضخيم از بخار آب ميسازند و وارد دوره گلخانه مرطوب ميشوند. سپس آب آنها فتوليز شده و به فضا ميرود.
تايتان بزرگترين قمر كيوان، بهخوبي گرم ميشود. کريس مککي، از مرکز تحقيقات آمس ناسا و همکارانش دورهاي چند صد ميليون ساله شناسايي کردهاند که اقيانوسهاي آمونياک مايع در سطح تايتان به پايداري ميرسند.
واکنشهاي شيميايي پيچيده در بين مولکولهاي ارگانيک آنها انجام خواهد شد و احتمالاً سبب ايجاد شکل جديدي از زندگي، البته نه براي مدتي خيلي طولاني خواهد شد.
و زمين؟ سؤال اين است که آيا اين سياره اصلاً باقي خواهد ماند؟ در مدل مقايسهاي ما، خورشيد از گريپ فروت به توپ بسکتبال و سپس به توپ بزرگ بازي ساحلي تبديل مي شود و سرانجام سياره تير را خواهد بلعيد.
اما چون درخشندگي آن صدها برابر ميشود و جاذبه سطحي آن بهعلت افزايش قطرش كم ميشود، باد قدرتمندي از خورشيد شروع به وزيدن مي کند که سرانجام نزديک به يک چهارم از جرم خورشيد را با خود به خارج ميبرد.
در نتيجه خورشيد يک چهارم از نيروي گرانش خود را از دست ميدهد. بنابراين مدار سيارات به سمت خارج منتقل ميشود.
همچنانکه خورشيد به اوج تبديل به غول سرخ نزديک ميشود، بيش از 200 برابر اندازه کنوني خود ميشود و بهراحتي مدار فعلي ناهيد و تقريباً مدار فعلي زمين را در بر ميگيرد.
اما ناهيد در آن زمان احتمالاً به جاي کنوني زمين رسيده و زمين نزديک به مدار فعلي مريخ است. بنابراين در نگاه اول بهنظر ميرسد که زمين فرار ميکند.
به تازگي کاسپر ريبکي از مؤسسه ژئوفيزيک آکادمي علوم لهستان و کارلوس دنيس از دانشگاه لژ بلژيک مطالعات دقيقتري در مورد اثرات غول سرخ خورشيد بر منظومه شمسي انجام دادهاند. آنها به يک نتيجه گيري مهم دست يافته اند: نيروهاي کشندي (جذرومد) نقش مهم و حساسي در سرنوشت زمين دارند. همچنانکه خورشيد بزرگتر ميشود، گرانش زمين سبب ايجاد برآمدگي کشندي خيلي کوچکي در سطح خورشيدي ميشود.
اصطکاک سبب ميشود تا اين برآمدگي اندکي تأخير در حرکت ايجاد كند. اين تأخير به نوبه خود کشش گرانشي دائمي به سياره وارد ميكند و سبب ميشود تا زمين به آهستگي به سمت داخل حرکت مارپيچي کند.
اين حرکت مشابه وضعيتي است که براي ماه رخ ميدهد که در آن اثر کشندي ماه بر زمين باعث ميشود ماه به سمت خارج حرکت کرده و از زمين دور شود، با اين تفاوت که در اينجا برعکس اتفاق ميافتد، زيرا سرعت گردش خورشيد آهستهتر از سرعت گردش ما به دور خورشيد است نه سريعتر از آن. با در نظر داشتن همه احتمالات، هنوز مشخص نيست که آيا زمين از بلعيده شدن توسط غول سرخ فرار خواهد کرد يا نه.
مرحله اول غول سرخ زماني پايان خواهد يافت که دماي هسته به 100 ميليون درجه سانتيگراد ميرسد و هليم شروع به گداخت به کربن ميکند که منبع جديد تازهاي از انرژي است. خورشيد در پاسخ به اين انرژي جديد زياد به ميزان زيادي کوچک شده و درخشندگي کلي آن حدود 100 برابر کاهش مي يابد.
خورشيد هليم را براي چند صد ميليون سال با آهنگ ثابت مصرف ميکند و منظومه خورشيدي براي مدتي از زنجيره بلايا خلاصي مييابد. اگر زمين سالم باشد (با هزينهاي اندک، اين احتمال به 75 مي رسد) احتمالاً به صورت صخرهاي از سيليکات جوش خوردهاست که به طور مستقيم با خلأ در تماس است و دماي ظهر آن به 600 درجه سانتيگراد ميرسد. هر نشانهاي که در سياره ما وجود داشته، مدتهاست ذوب و دوباره کريستال شدهاند و بهفراموشي سپرده شدهاند.
درکشاکش مرگ
خورشيد در نزديکي به پايان رسيدن هليم خود به يک کوتوله سفيد با هستهاي از کربن و هيدروژن تبديل ميشود. در اين زمان لايههاي خارجي خورشيد دوباره بزرگ و سرد ميشوند و خورشيد براي دومين بار به يک غول سرخ مبدل ميشود.
ستارهشناسان به اين دومين غول سرخ، «شاخه مجانب» ميگويند. خورشيد يکبار ديگر به تهديدي جدي براي فيزيک زمين تبديل ميشود.
غول سرخ، طي مرحله دوم چندين دوره خروج عظيم انرژي را تجربه ميکند. هليم شعلهور ميشود که منجر به ارتعاش و تپشي با دوره 10هزار سال خواهد شد. کاملاً محتمل است که زمين پيش از آنکه فرصتي براي حرکت مارپيچ به بيرون از خرابي کلي داشته باشد، مختصري توسط خورشيد دربر گرفته شود.
سپس 100 ميليون سال پس از شروع مرحله دوم غول سرخ، خورشيد لايههاي بزرگ خارجي خود را بهطور کامل بيرون ميريزد تا يک سحابي سيارهاي، شايد مشابه آنچه در تصوير نشان داده شده تشکيل دهد که يک کوتوله سفيد کوچک، اما گرم و درخشان باقي ميگذارد و دوباره تهديد ديگري از راه مي رسد.
ما دريافتهايم که ازدستدادن جرم توسط خورشيد براي حيات فيزيکي زمين ضروري است. اما اگر خورشيد بيش از حد مورد انتظار جرم از دست دهد، مشتري و زحل به صورتي خطرناک برهم کنش گرانشي خواهند داشت.
آنها يکديگر را تحريک کرده و حرکتي طولاني و ديوانه وار در حلقههاي بيضوي انجام ميدهند که مابقي منظومه شمسي را ويران خواهد كرد.
اجرام منظومه شمسي يا به فضاي بين ستارهاي پرتاب شده يا به سمت خورشيد سقوط ميکنند. بقاياي مشابهي از منظومههاي خورشيدي ويرانشده در دو و شايد 40 کوتوله سفيد مشاهده شدهاند، از جمله يکي که از دست دادن جرم آن موجب ايجاد سحابي مارپيچ شده است.
تبديل خورشيد به کوتوله سفيد پايان نقش خورشيد در داستان ما است. سيارات بهجا مانده، شايد شامل بقاياي سوخته و گداخته زمين و ناهيد به صورت پايدار براي صدها ميليارد سال به دور کوتوله سفيد ميچرخند در حاليکه سرماي آنها و خورشيد به سمت صفر مطلق ميل ميکند. آنها منتظر مجموعهاي عجيب از بلاياي کيهاني هستند.
همچنانکه خورشيد کوتوله سفيد، به تدريج رو به سياهي ميرود، درخشاني شب نيز کم خواهد شد. جهان در حال ورود به عصر انبساط سريع است که طي چند صد ميليارد سال همه کهکشانها را به جز آنهايي که در گرانش با گروه محلي ما هستند به وراي افق علّي ما ميبرد. راهشيري نيز با کهکشان آندرومدا ادغام شده و يک کهکشان مارپيچ را تشکيل داده است.
مي توانيم انتظار داشته باشيم که طي حدود 100 تريليون سال بقاياي تصادفي يک کوتوله سفيد به اندازه کافي از نزديکي زمين عبور ميکند که زمين را از مدارش خارج کرده و آنرا در کهکشان اکنون تاريک، رها کند تا آنجا نيز به تنهايي براي هزارتريليون سال ديگر پرسه زند.
برگرفته از همشهری