Как нам уберечь Землю от ожогов палящим солнцем?

Могу поспорить, что мы, как вид, влюблены в нашу родную планету (несмотря на чрезмерные выбросы углекислого газа). Но горькая правда заключается в том, что Земля обречена. Однажды Солнце войдет в фазу, которая сделает жизнь на Земле невозможной и в конечном итоге превратит планету в печальный, одинокий кусок железа и никеля.

Хорошая новость заключается в том, что если мы подумаем об этом (и не волнуйтесь, у нас будут сотни миллионов лет для планирования), мы сможем сохранить наш мир гостеприимным домом еще долгое время после того, как наше Солнце сошло с ума.

Кошмар наяву

Солнце медленно, но неизбежно становится ярче, жарче и больше с течением времени. Миллиарды лет назад, когда скопления молекул начали танцевать вместе и называть себя жизнью, Солнце было примерно на 20% тусклее, чем сегодня. Даже динозавры знали более слабую и меньшую звезду. Хотя Солнце находится только на полпути к основной фазе сжигания водорода в своей жизни, с переменным периодом в 4 миллиарда лет, прежде чем оно начнет умирать, именно странное сочетание температуры и яркости делает жизнь возможной на этом крошечном мире Земли. Наша планета будет разрушена всего через несколько сотен миллионов лет. С астрономической точки зрения, мгновение ока.

Солнце сеет семена своего упадка посредством базовой физики своего существования. В этот самый момент наша звезда каждую секунду поглощает почти 600 миллионов тонн водорода, сталкивая эти атомы вместе в ядерном аду, температура которого достигает более 27 миллионов градусов по Фаренгейту. Из этих 600 миллионов тонн 4 миллиона преобразуются в энергию, которой достаточно, чтобы осветить всю Солнечную систему.

Однако эта реакция синтеза не является полностью чистой. Остался побочный продукт — пепел от ядерных пожаров: гелий. Этому гелию некуда деваться, поскольку циклы глубокой конвекции, которые постоянно перемещают материал внутри Солнца, никогда не достигают ядра Солнца, где образуется гелий. Поэтому гелий просто остается там, инертный, безжизненный и бесполезный, засоряя машину.

В нынешнем возрасте Солнце не имеет достаточно высоких температур и давлений в ядре, чтобы синтезировать гелий. Итак, гелий мешает, увеличивая общую массу ядра, не давая ему больше ничего для слияния. К счастью, Солнце легко может это компенсировать, и эта компенсация осуществляется посредством части физики, известной как гидростатическое равновесие.

Солнце существует в постоянном равновесии, живя на острие ядерного ножа. С одной стороны, это энергия, выделяемая в процессе термоядерного синтеза, которая, если ее оставить без контроля, может грозить взорвать Солнце или, по крайней мере, расширить его. Противостоят этому огромная гравитация самой звезды, давящая внутрь со всей силой, которую могут собрать 1027 тонн водорода и гелия. Если эту силу не остановить, гравитация Солнца превратит нашу звезду в черную дыру размером не больше города среднего размера.

Так что же происходит, когда непреодолимая сила сталкивается с непреодолимым давлением? Хороший баланс, и звезда может жить миллиарды лет. Если по какой-то причине температура ядерного адского пламени случайным образом повысится, это нагреет остальную часть звезды и раздует ее внешние слои, снимая гравитационное давление и замедляя ядерные реакции. Если бы Солнце случайно сжалось, больше материала вытолкнуло бы себя в ядро, где оно приняло бы участие в опьяняющем ядерном танце, и в результате высвобождение энергии привело бы к повторному раздуванию звезды до нормальных размеров.

Но присутствие гелиевой золы, ядерных отходов, нарушает этот баланс, вытесняя водород, который в противном случае сгорел бы. Солнце может притягивать только внутрь, гравитация безжалостна и безразлична. Когда это происходит, ядерные реакции ядра становятся более жестокими, повышая его температуру, что, в свою очередь, заставляет поверхность Солнца раздуваться и становиться ярче.

Медленно, медленно, медленно, по мере того как гелий продолжает накапливаться в ядре Солнца (или любой другой звезды аналогичной массы), он в ответ расширяется и ярче. Трудно точно предсказать, когда это прояснение станет катастрофой для нашей планеты, и это зависит от сложного взаимодействия между радиацией, атмосферой и океанами. Но по общей оценке нам осталось около 500 миллионов лет, прежде чем жизнь станет невозможной.