Как светило будет уничтожать нашу планету
Череда мощнейших вспышек на Солнце привлекла внимание ученых, встревожила многих из наших сограждан. Что это, чем чревато? И не означают ли столь активные процессы, происходящие на ближайшей к нам звезде, начала каких-либо серьезных изменений, которые уже в обозримом будущем могут угрожать земной жизни? Мы попытались найти ответы на такие вопросы с помощью физика-исследователя Ивана Назаренко.
Сентябрь 2017-го претендует на место в списке природных рекордов, благодаря мощной «канонаде», устроенной Солнцем. Одна сильнейшая вспышка, другая... Мощные потоки электромагнитной энергии, обрушившиеся на Землю... Ученые предупреждают о вероятных негативных последствиях в виде сбоев работы связи, аварий на транспортных системах, ухудшение самочувствия метеозависимых людей. Но может ли последовать и нечто более глобальное?
Необратимые изменения происходят на Солнце в течение всей его «жизни» – миллионы лет. Это законы физики, – подчеркивает Иван Назаренко. – В конце концов изменения количественные перейдут в качественные, и наше светило, выработав, так сказать, энергетический ресурс, погибнет. Подавляющее большинство специалистов считает, что это может произойти еще очень нескоро – через 5-8 миллиардов лет.
Однако некоторые их коллеги настроены гораздо более пессимистично и предрекают вероятное наступление скорой «солнечной кончины». Они указывают на возможное развитие процессов на Солнце, которое приведет к взрыву сверхновой. В результате внешняя солнечная оболочка взорвется и на протяжении какого-то времени будет извергать энергию в громадных количествах – за секунду столько же, сколько выделяло Солнце в нормальном режиме за предыдущие 10 тысяч лет.
Некоторые из сторонников этой версии полагают, что одним из признаков начала превращения в сверхновую являются в том числе и мощные вспышки на Солнце.
– Такой процесс может затянуться? Другими словами, хватит ли солнечной жизни на наш век?
– Тут у ученых нет единого мнения. Например, голландец Пирс Ван дер Мейер в свое время заявлял, что Солнце превратится в сверхновую уже в 2010 году. Одним из аргументов в пользу именно такого развития событий он называл обнаруженное заметное увеличение температуры солнечного вещества. Однако, как мы с вами убедились голландский исследователь, к счастью, ошибся. Хотя процессы активизации на нашем светиле в последнее время заметны. В их числе, безусловно, и нынешние очень мощные вспышки. Однако, честно говоря, мы сейчас по-прежнему не можем дать однозначный ответ на вопрос, – а не погибнет ли Солнце в обозримом будущем? Мы слишком еще мало знаем о ближайшей к нам звезде, о том, что с ней происходит.
– Можно ли представить, как будет выглядеть картина гибели Солнца, если все-таки самые мрачные прогнозы сбудутся?
Это сделать проще, чем давать прогноз его «долгожительства». С учетом расстояния до нас от светила, его взрыв земляне увидят минутами восемью позже. Все небо охватит сияние от яркого белого пламени, излучаемого взорвавшейся звездой. Мощность этого свечения будет такова, что ночь на планете исчезнет. Скорее всего все живое – в том числе и люди, – погибнет уже на этом первом этапе катаклизма.
На Землю вслед за тем обрушатся потоки радиоактивного излучения – столь мощные, что от них не сможет защитить земное магнитное поле. Радиация довершит дело уничтожения флоры и фауны. А все следы их существования на планете будут вслед за тем испепелены: под воздействием аномального солнечного излучения температура на поверхности Земли быстро повысится до 3-5 тысяч градусов. Вся вода при этом испарится и образует густую облачную пелену на высоте десятков километров от «шарика». Но это еще только «предварительный апокалипсис».
За счет взрыва Солнце многократно «распухнет», а излучаемые им потоки плазмы обрушатся на Землю. Это динамическое воздействие приведет к тому, что нашу опустошенную, обгоревшую и оплавленную планету выбьет с ее орбиты, и она отправится в непредсказуемый полет за пределы солнечной системы.
Впрочем другие ученые утверждают, что у Земли и хотя бы части ее обитателей все-таки есть шанс пережить солнечный катаклизм. По версии этих предсказателей наиболее вероятен процесс, при котором Солнце сначала превратится в красного гиганта, а потом, выбросив в окружающее пространство часть своего вещества, станет белым карликом. При такой метаморфозе нашу планету может «отодвинуть» солнечным излучением на дальнее расстояние от светила, и она начнет вращаться вокруг него по орбите с большим радиусом, что в итоге убережет Землю от чрезмерного перегрева. Есть шанс, что эти новые условия существования Земли в околосолнечном пространстве окажутся пригодными для сохранения биологической жизни на поверхности планеты. Хотя нельзя забывать и о том, что при таком «аварийной эвакуации» наш «шарик» может столкнуться, например, с Марсом. Тут уж шансы выживания и сохранения планеты – нулевые.
Как рассказал Назаренко, по мнению некоторых ученых периоды особо высокой солнечной активности способны оказывать влияние на события, происходящие на Земле, усугубляя «негатив». Вот лишь несколько примеров из коллекции, собранной исследователем.
Максимум солнечной активности отмечен был в 1937-1938 гг. В этот период:
6 мая 1937 года под Нью-Йорком потерпел катастрофу крупнейший в мире германский дирижабль «Гинденбург»;
11 июня в Москве завершился процесс по «делу маршала Тухачевского», с которого начались масштабные репрессии в армейских верхах;
в июле японские войска вторглись в Китай, в ходе войны солдаты Микадо зверски убили множество мирных жителей;
29 июля 1938 года на Дальнем Востоке начались бои частей Красной армии с японскими войсками в районе озера Хасан;
с 9 на 10 ноября случилась «Хрустальная ночь», когда произошли массовые еврейские погромы в Германии.
Солнечный «пик» 1969 года «аукнулся» целой чередой удавшихся и не удавшихся государственных переворотов и покушений на лидеров государств:
22 января во время торжественной встречи экипажей космических кораблей Союз-4 и Союз-5 совершено покушение на Генерального секретаря ЦК КПСС Л. И. Брежнева;
25 января в Северном Йемене военные попытались свергнуть правительство, в итоге их постигла неудача, все заговорщики убиты;
25 марта под давлением высшего армейского командования ушел в отставку президент Пакистана фельдмаршал Айюб-хан;
15 октября в городе Лас-Анод неизвестный в полицейской форме расстрелял президента Сомали Абдирашида Али Шермарка, а вслед за тем в этой стране произошел военный переворот;
в начале декабря одна за другой произошли неудачные попытки государственных переворотов в Ливии и Судане.
«Пик» солнечной активности 1979 года:
16 января в иранской провинции Хорасан произошло землетрясение силой 7 баллов по шкале Рихтера;
в феврале–марте разгорелась кратковременная, но очень ожесточенная китайско-вьетнамская война;
11 августа над Днепродзержинском произошло столкновение двух пассажирских самолётов Ту-134, погибло 172 человека, в том числе футболисты команды «Пахтакор»;
9 ноября в течение десяти минут мир находился на грани начала ядерной войны из-за сбоя в работе компьютера американской системы NORAD;
в конце декабря советские войска были введены в Афганистан, при штурме дворца убит президент Афганистана Хафизулла Амин.
«Пик» 1989 года:
9 апреля в Тбилиси войсками разогнан митинг, на котором присутствовало более 60 тысяч человек, погибло 16 человек, сотни ранены;
4 июня около Уфы в результате взрыва газопровода сгорели два пассажирских поезда, погибло 575 человек, более 670 ранены.
Еще один солнечный максимум пришелся на 2000-2001 гг.:
11 ноября из-за возгорания поезда-финикулера в австрийском горнолыжном курорте Капрун погибло 155 человек;
11 сентября 2001-го – крупнейшая террористическая атака в США, захваченные террористами авиалайнеры протаранили башни Всемирного Торгового Центра, погибло около 3000 человек;
4 октября ракетой, запущенной с крымского полигона в ходе учений ПВО Украины, случайно сбит пассажирский самолёт Ту-154 российской авиакомпании, погибли 78 человек;
То, что жизненный цикл нашей звезды, Солнца, однажды подойдет к своему концу, – общеизвестный факт. По предположениям ученых, этот цикл составляет около 10 миллиардов лет. Текущий возраст нашего светила приближается к отметке в 5 миллиардов лет. Это подводит к очень интересному и важному вопросу: что именно произойдет, когда Солнце достигнет своего предела? Все начнется с того, что со временем звезда переработает весь свой водород в гелий. После этого оно начнет умирать. К счастью для нас, произойдет это еще очень нескоро.
Существенно повысится активность парниковых газов
Одна из первых вещей, которая случится после того, как Солнце выработает весь свой водород, – оно станет гораздо ярче. Чем ярче будет становиться звезда, тем больше солнечной энергии будет получать наша планета. Газы, содержащиеся в нашей атмосфере, такие как углекислый газ, метан и оксид азота, работают как покрывало, защищая нашу планету от излишнего тепла звезды и позволяя поддерживать на ней жизнь. Так как Солнце будет работать фактически сверхурочно, этим газам придется сдерживать больший объем энергии. На Земле станет очень жарко, вода на ней начнет испаряться и образовывать плотные облака в атмосфере.
Эти облака некоторое время будут защищать Землю от возросшего радиоактивного излучения. Однако после какого-то времени тепла на планете накопится слишком много, и океаны начнут в буквальном смысле закипать. С этого момента жизнь на Земле существовать не сможет. Если к этому моменту мы еще не погибнем, то в конечном итоге обязательно умрем от недостатка воды и очень сильного тепла.
Солнце сначала расширится…
Солнце не только станет ярче, но и существенно увеличится в размерах. Как только звезда израсходует все свое топливо для термоядерной реакции, она перейдет в другую фазу жизненного цикла. Станет красным гигантом. Несмотря на увеличенный размер, фактическая температура звезд, находящихся в фазе красных гигантов, ниже, чем у других звезд – всего 2000-3000 градусов Цельсия. На первый взгляд может показаться, что это много, но это если не учитывать нынешнюю температуру Солнца, которая может варьироваться от 5000 до 9000 градусов Цельсия.
Несмотря на то, что именно такая судьба ожидает наше светило, не всегда то же самое происходит и с другими звездами. Более компактные, например, которые называют красными карликами, настолько слабые, что когда они израсходуют все свое топливо, то просто потухают. Правда, сам жизненный цикл таких звезд длится гораздо дольше, чем у других видов. С другой стороны, синие и белые гиганты могут быть настолько большими, что способны выжигать более тяжелые химические элементы до тех пор, пока в конечном итоге не развивают твердое железное ядро. После этого они коллапсируют в сверхновые.
…А затем сожмется
На этом изменения Солнца не закончатся. Когда звезда сожжет весь гелий, она не сможет сделать то же самое с углеродом и в конечном итоге сожмется до белого карлика. В этой фазе светило станет гораздо меньше в размерах по сравнению с изначальным видом.
Белые карлики обладают гораздо меньшим запасом энергии, но при этом имеют очень большую продолжительность жизненного цикла. Звезды этого типа продолжат свое существование в такой форме в течение следующих миллиардов лет, пока в итоге не превратятся в так называемые черные карлики. Ученые не могут определенно сказать, сколько времени займет этот процесс, потому что Вселенная еще не настолько старая, чтобы появились хотя бы первые черные карлики!
Изменится орбита Земли
Очевидно, что к тому времени, когда наше Солнце умрет, все на Земле уже погибнет, но это не означает, что планета остановится. Когда звезда достигнет фазы красного гиганта, то она расширится как минимум на три четверти расстояния до Земли.
Возможно, вы подумали, что Земля в таком случае выгорит до основания. Но на удивление все будет совсем не так. С расширением Солнца и его приближением к нашей планете гравитационные силы Земли и других соседних планет ослабнут. Это ослабление приведет к тому, что планеты отдалятся от Солнца и займут более безопасные орбиты. Для Меркурия и Венеры судьба будет гораздо печальнее – их просто сожрут. Конечно же, на нашей планете к этому времени все жизненные формы исчезнут, поэтому такой «побег» планеты будет фактически бессмысленным.
На других планетах может появиться жизнь
Как уже отмечалось выше, к тому моменту, как Солнце превратится в красного гиганта, жизнь на Земле исчезнет, но ведь это не исключает возможности того, что она сможет появиться где-то еще. Юпитер и Сатурн – две гигантские планеты с множеством спутников, которые могут стать обитаемыми.
Такие спутники, как Европа и Ганимед, представляются наиболее подходящими. Да, сейчас они полностью покрыты льдом (на Европе так вообще имеется подповерхностный океан, если верить отчетам астрономов), но с увеличением размера Солнца увеличится и область воздействия его света, который может растопить этот лед, создав тем самым среду, подходящую для существования знакомых нам форм жизни.
Гибель Солнца будет сопровождаться более значимым галактическим событием
Разумеется, это событие не будет вызвано гибелью нашего Солнца, но будет происходить одновременно вместе с ним. Млечный Путь и Андромеда двигаются по направлению друг к другу со скоростью 402 000 километров в час. Обе галактики встретятся именно тогда, когда жизнь нашей звезды подойдет к своему завершению. Столкновение неизбежно. Событие столкновения таких гигантских космических структур, конечно, может пугать, но в реальности нашу Солнечную систему, включая само Солнце, это событие не затронет, и они будут в порядке.
Правда, в порядке все будет лишь до того момента, пока звезда не решит завершить свой жизненный цикл. Ее фазный переход продолжится и после того, как на основе двух галактик появится одна новая. Если получится так, что каким-то образом жизнь где бы то ни было в нашей системе сохранится, то можно лишь предположить, какая поразительная картина сталкивающихся газов и звезд будет видна для нее на ночном небе.
На внешних границах Солнечной системы станет теплее
Мы уже говорили, что Солнце станет больше и ярче в какой-то момент процесса своей гибели. Это приведет к тому, что более близко расположенные к нему планеты превратятся в выжженные пустоши, но что будет с планетами и карликовыми планетами, которые сейчас «мерзнут» вдалеке?
Возьмем, к примеру, Плутон. Прямо сейчас температура на этой карликовой планете варьируется от -233 до -223 градусов Цельсия. Но как только радиус Солнца увеличится, Плутон, как и другие дальние планеты и космические тела, сможет получать от него тепло. Маловероятно, что в результате этого на этих планетах может появиться жизнь, так как для этого одного тепла будет недостаточно, но на них станет действительно гораздо теплее.
Правда, все изменится, когда Солнце превратится в белого карлика. Но по крайней мере к тому моменту внешние границы Солнечной системы тоже хотя бы раз смогут почувствовать тепло нашей звезды.
Люди на Земле точно не выживут
Возможно, жизнь к моменту гибели Солнца появится где-то еще, но на Земле ее дни будут сочтены безоговорочно. К сожалению, все то, над чем мы работали и строили, будет уничтожено вместе со смертью нашей звезды. Поверхность планеты станет настолько горячей, что жить на ней будет невозможно. Даже если мы каким-то образом создадим некую технологию защиты от экстремальных температур, то мы все равно вряд ли сможем вырастить что-то в качестве еды, впрочем, и доступа к воде у нас тоже не будет. Абсолютно все, что необходимо для выживания, перестанет существовать.
Вообще, в какой-то степени странно представлять, что к этому моменту уже абсолютно все утратит свой смысл. Именно поэтому остается лишь надеяться, что где-то еще жизнь сможет начать все сначала. Очень маловероятно, что она будет выглядеть или хотя бы походить на человеческую расу. А если она и будет обладать похожими особенностями, то потребуется как минимум еще несколько миллиардов лет для того, чтобы жизненные формы развились хотя бы до нашего уровня сегодня.
Астероиды покинут нашу систему
Все мы уже привыкли к тому, что в нашей Солнечной системе находится множество различных астероидов. Но все они при гибели Солнца и перехода в фазу белого карлика тоже столкнутся с серьезной проблемой. К этому моменту Юпитер и другие дальние планеты уже изменят свои орбиты из-за радикальных изменений, связанных с нашим светилом. Так как Юпитер обладает огромной массой, то центром массы в системе, скорее всего, станет именно он. Он обладает очень мощной гравитационной силой. Ее вполне хватит для того, чтобы изменить орбиты астероидов, а некоторые из них и вовсе выкинуть на пределы Солнечной системы. Эти космические булыжники также могут быть брошены в сторону белого карлика или просто перемолоты гравитационными изменениями в пыль.
Ученые способны делать такие предсказания благодаря наблюдению за уже существующими белыми карликовыми звездами. Несмотря на то, что нужно выяснить еще множество особенностей по поводу Солнца, когда оно войдет в эту фазу, ученые отметили, что области вокруг белых карликов содержат множество пыли. Это, скорее всего, является прямым доказательством того, что раньше возле звезды могли находиться некие твердые космические тела, которые с гибелью своих звезд превратились в то, что и увидели астрономы.
Люди могут попытаться найти еще один шанс
Сложно пытаться предсказать, какого уровня технологий мы сможем достичь в будущем, но довольно интересно представить такие возможности. Мы уже вплотную подобрались к тому, чтобы увидеть на дорогах общественного пользования самоуправляемые автомобили и другие футуристичные средства передвижения. Возможно, к тому моменту, когда все пойдет для нашей Солнечной системы очень плохо, мы уже сможем разработать способы путешествия на дальние космические расстояния. Нам уже известны места, которые могли бы быть обитаемыми, поэтому, когда придет время, мы могли бы туда наведаться. Вполне возможно, к тому моменту наша раса уже сможет превратиться в межпланетный вид и заселит множество других солнечных систем.
Сегодняшние новости говорят о подготовке NASA к полету на Марс. Многие другие компании, как частные, так и государственные, тоже выражают желание стать первыми колонизаторами Красной планеты. Если такая миссия действительно получится, то для человеческого будущего это станет настоящей революцией. Конечно же, полет на Марс и его заселение будут не такими масштабными, как это могло бы быть с заселением другой галактики или хотя бы солнечной системы, но, как говорил в свое время Нил Армстронг, «Это маленький шаг для человека и огромный скачок для всего человечества».
Нам остается лишь надеяться, что мы сможем избежать катастрофических событий до того момента, как у нас появится шанс заняться колонизацией Вселенной. Большинство того, что находится «там», нам остается неизвестным. Даже наши телескопы пока недостаточно мощны, чтобы разглядеть особенности тех или иных планет в других системах. В большинстве случаев все делается на базе предсказаний и анализа данных. Мы пока не знаем всех масштабов Вселенной, как и масштабов всех наших возможностей. Но даже если гибель Солнца сейчас может представляться для нас как гибель всего того живого, что нам известно, на самом деле это может быть не так. Единственное, что нам известно или по крайней мере очень хотелось бы на это надеяться, что наши умы смогут отправить нас во Вселенную гораздо дальше, чем мы можем сейчас себе представить.
В возрасте 4,6 миллиардов лет Солнце находится на полпути его жизни. Еще через 5 миллиардов лет начнется гибель "взрослой" звезды. Вот факты о предстоящей кончине звезды, которой мы обязаны за свет, тепло, энергию и жизнь.
1. Звезды, как Солнце, светят от 10 до 20 млрд. лет. Но время, в течение которого они относятся к так называемой "главной последовательности" длится 5 миллиардов лет. В 1942 году астрономы выяснили, что когда Звезда преобразует 12 процентов водорода в гелий, она переходит в новую фазу звездного возраста.
2. Когда в Звезде начинает истощаться ядерное топливо, она гаснет или выгорает. Температура неожиданно падает, как и радиационное давление, действующее изнутри. Звезда начинает сжиматься.
3. Звезда как Солнце проходит любопытный путь перед своей гибелью. Гравитация принимает эстафету, а процесс ядерного синтеза останавливается. Оставшийся материал начинает сжиматься и занимает все меньшее и меньшее пространство.
credit: NASA/Solar Dynamics Observatory
4. В то время как Звезда проваливается внутрь самой себя, она становится "красным гигантом", так как ее внешняя оболочка расширяется и "выливается" наружу. Диаметр увеличивается, а температура падает. Во время фазы "красного гиганта" диаметр солнца будет достигать орбиты Земли.
5. Когда Солнце достигнет максимального размера в качестве красного гиганта, оно поглотит Меркурий, Венеру и Землю или вытолкнет то, что от них останется наружу. В этот момент Солнце будет в 150 раз больше нынешнего размера.
6. Но Звезда еще не полностью мертва. Гравитация сжимает водород и гелий, и может начаться новый ядерный синтез, хотя и непродолжительное время. Когда это произойдет с Солнцем, оно будет светить в 2100 раз ярче, чем сейчас.
7. Примерно через 7-8 миллиардов лет Солнце перейдет в захватывающую конечную фазу, создавая эффектное визуальное шоу в нашей части галактики. Вскоре оно станет белым карликом: холодным, но невероятно плотным.
8. Большое шоу наступит, когда Солнце преобразится в планетарную туманность. Светящиеся вспышки газа, вырывающиеся наружу с разной скоростью, начнут флуоресцентное галактическое представление, которое продлится 50 тысяч лет.
9. Углерод в умирающей звезде играет роль наиболее важного побочного продукта синтеза. Углерод в солнечной атмосфере осядет на ядро и без того богатое им. Но ядро не воспламенится в ядерном синтезе. Вместо этого начнется горение гелия и выброс внешних слоев в межзвездное пространство.
10. Магнитные поля также помогают сформировать планетарную туманность, которая вскоре будет исчезать, оставив крошечный белый карлик на месте, где некогда была Солнечная система в комплекте с третьей планетой, полной жизни и надежд.
Солнце погибнет вовсе не в результате взрыва - оно будет меняться постепенно, пока не будет разрушено. Мы оформили описание этого процесса в увлекательную подборку.
Повышение температуры поверхности Земли
1. Примерно через 1,1 млрд лет Солнце начнёт меняться. Поскольку водородное топливо в ядре будет израсходовано, горение будет происходить, в основном, на поверхности, из-за чего звезда станет светить намного ярче, и возросшее излучение окажет разрушительное воздействие на нашу планету.
Средняя температура поверхности Земли повысится примерно до 75°С. Океаны испарятся и планета станет безжизненной пустыней.
Весь водород преобразуется в гелий
2. Когда Солнце использует весь водород для создания энергии, оно преобразует его в гелий, и в конце концов, гелия станет намного больше. Гелий - элемент неустойчивый, поэтому он начнёт разрушаться. Ядро Солнца станет еще плотнее и горячее, звезда увеличится в объёме в полтора раза и станет вдвое ярче, чем сейчас.
В течение следующих 700 млн лет оно будет продолжать расти, а после этого немного остынет. С пустынной поверхности Земли Солнце будет выглядеть как огромный оранжевый шар, висящий в туманном небе.
Солнце потеряет около 1/4 от всей массы
3. В возрасте около 1,2 млрд лет Солнце потеряет примерно четверть массы, и тогда изменятся орбиты планет: Венера окажется примерно на той же орбите, где сейчас Земля, а сама Земля отодвинется ещё дальше.
Солнце превратится в красного гиганта
4. В конце концов, Солнце превратится в красного гиганта - увеличится примерно в 166 раз, и его «корона» достигнет того места, где раньше как раз была орбита Земли. Меркурий и Венера к этому моменту уже будут поглощены светилом. На Земле же станут плавиться и течь горы, и образуются колоссальные раскалённые потоки и моря лавы. Огромное красное Солнце затмит половину неба.
На других планетах зародится жизнь
5. Хотя «внутренние» планеты неизбежно погибнут, на отдалённых мирах может зародиться жизнь. Например, расплавятся льды спутника Юпитера Европы, да и Плутону наконец-то хватит солнечного света и тепла.
Разрушение углерода и кислорода
6. Когда солнце достигнет своего максимального размера, его ядро раскалится до температуры 100 млн °С, и это вызовет синтез гелия. Атомы гелия начнут разрушаться, выделится колоссальное количество энергии. Солнце опять начнёт уменьшаться в размерах, хотя первоначального уже никогда не достигнет. Это будет продолжаться в течение следующих 110 млн лет. После этого, в результате ядерной реакции, появятся новые элементы - кислород и углерод. Когда их накопится в ядре Солнца достаточно много, оно снова вдвое увеличится в размерах. Наконец, снова останется гелиевое ядро, углерод и кислород разрушатся, но энергии хватит, чтобы началась непосредственно гибель.
Все внутренние планеты исчезнут
7. Солнце будет неуклонно увеличиваться в размерах, пока гелия и водорода уже не останется. Оно станет в 180 раз больше и в тысячи раз ярче, чем сейчас. Огромное количество вещества будет выброшено в космос, и почти половина массы будет потеряна. Внутренние планеты к тому времени станут не более, чем воспоминанием.
Когда Солнце подойдёт к финалу своей жизни, прежде чем превратиться в белого карлика, оно раздуется в сотню раз. Для Земли это не сулит ничего хорошего. И хотя случится такая неприятность через миллиарды лет, неугомонные учёные не только горячо спорят — что же в точности произойдёт со светилом и нашим миром, но даже обдумывают разные варианты спасения целой планеты. Новое открытие стало прекрасным поводом вернуться к этой теме.
Звезда HD 102272 расположена в 1200 световых годах от нас в созвездии Льва. Это красный гигант, который прекрасно иллюстрирует, что произойдёт с престарелым Солнцем лет эдак через 5-7 миллиардов.
Знаменитый польский астроном Александр Вольщан (Alexander Wolszczan), работающий в университете Пенсильвании, и его коллега Анджей Недзельский (Andrzej Niedzielski) из университета Николая Коперника (Uniwersytet Mikołaja Kopernika), а также ещё несколько их соратников из этих двух университетов воспользовались 9,2-метровым телескопом Hobby-Eberly обсерватории McDonald , что в Техасе, и пронаблюдали, как меняется со временем спектр этой звезды.
Они обнаружили регулярные сдвиги в спектральных линиях, которые говорили о колебаниях лучевой скорости светила, а следовательно, — о присутствии планеты. Таким способом учёные открывали экстрасолнечные миры десятки раз, но тут — особый случай. Посчитав все параметры, астрономы удивились — планета вращалась на расстоянии 0,6 астрономической единицы от своего огромного солнца, фактически едва уворачиваясь от его губительных объятий.
Соприкосновение с красным гигантом способна выдержать разве что планета величиной с Юпитер, или же в несколько раз крупнее (иллюстрация с сайта cosmiccatastrophe.com).
Новая планета обладает «весом» в шесть масс Юпитера, и потому близость раскалённого гиганта для неё не столь уж опасна, как это было бы в случае с Землёй. И всё же находка подняла интересные вопросы, связанные с выживанием планет в системе звезды, которая превращается в красного гиганта.
Скажем, не вполне ясно, почему планета-гигант не «ушла» глубже, тормозясь в потоках материи, извергаемой светилом. Астрономы говорят, что у HD 102272 есть некая «зона уклонения», или «зона спасения», в которой планета может избежать поедания звездой. И удивительно то, что зона эта оказалась необычайно близко к раздувшемуся солнцу: из всех открытых экзопланет — это самая близкая к красному гиганту.
Александр Вольщан – один из открывателей первых экзопланет, существование которых было подтверждено. То, что планеты эти вращались вокруг пульсара, а не обычной звезды, нисколько не умаляет ценности открытия (фото с сайта astro.psu.edu).
Почему эта зона существует? Закономерность ли это для красных гигантов, или HD 102272 — редкий случай? Вольщан и его коллеги только пытаются разобраться в этих вопросах. Кстати, Александр известен постоянным читателям «Мембраны» по прошлогоднему открытию планеты с почти земным годом , что также обращается вокруг умирающей звезды.
Сопоставление данных об этих мирах, так же как информации о других планетах, живущих в эпоху фактической гибели своего светила, поможет лучше понять — что произойдёт и с Солнечной системой.
Любопытно, что особенности поведения спектра HD 102272 указывают не только на одну крупную планету, но на возможное присутствие там ещё одной планеты меньшей массы. Если она подтвердится, данная звезда станет первым известным красным гигантом с числом планет больше одной. А ведь там могли быть и планеты земного типа. Что с ними стало?
Надо отметить, учёным уже известны объекты, которые не только видели самую раздутую стадию красного гиганта своей звезды, но даже пережили погружение внутрь его поверхности. В первом примере спасшимся оказался коричневый карлик, во втором — газовый гигант. Как видим, большая масса — залог успеха.
Примерно так будет выглядеть поверхность Земли, когда Солнце увеличит свой диаметр во много раз (иллюстрация Mark A. Garlick/space-art.co.uk).
Но, может, и Земле повезёт? Давно была высказана мысль, что из-за потери Солнцем массы наша планета будет постепенно отодвигаться от него естественным образом. Однако новейшие расчёты показывают: отодвигаться-то она от Солнца станет, но совершенно недостаточно, так что всё же будет поглощена им .
Наших далёких потомков (если предположить, что человечество ещё будет существовать к тому моменту), впрочем, волновать должно не это грядущее поглощение, а то, что случится намного раньше.
Ещё не превратившись в красного гиганта окончательно, Солнце начнёт раздуваться, повышая свою светимость. «Всего» через 1,1 миллиарда лет оно будет сиять для нас на 11% ярче, чем сейчас, а это приведёт к повышению средней температуры на планете с нынешних 14 до 50 градусов Цельсия.
Если помните, климатологи, опасающиеся глобального потепления в следующие 100 лет, оперируют парой градусов повышения, живописуя просто ужасающие перемены. Что уж говорить о 36?
Если вы полагаете, что поднявшееся море всё затопит, — вы ошибаетесь. При таком нагреве океаны испарятся даже без всякого кипячения. Водяной пар, поднявшийся в атмосферу, ещё сильнее усугубит перегрев. Да к тому же он будет постепенно разлагаться мощным солнечным ультрафиолетом, причём получающийся водород из верхних слоёв атмосферы будет утекать в космос.
Ещё за миллиарды лет до того, как гибнущее и распухающее Солнце достигнет наибольшего своего диаметра (больше диаметра орбиты Земли), климат на нашей планете изменится настолько, что мир, который мы знаем, исчезнет. Человечество – тоже. Или оно покинет планету, или переместит саму Землю подальше от светила (иллюстрация SuperPimp /worth1000.com).
Кто выживет на поверхности такого мира? Разве что археи, полагают исследователи (и то — лишь временно). И если человечество далёкого будущего не захочет переселяться в герметичные подземные бункеры, изолированные от погибшей биосферы, ему придётся придумать что-то другое.
Может, просто переселиться всем миром на другую планету? В этом есть здравое зерно. Если в районе орбиты Земли будет очень жарко, то сначала на Марсе (где воды в виде льда – полным-полно), а позже (когда Солнце разуется ещё сильнее) — на спутниках Юпитера, может статься, как раз будет комфортно. Растают льды на Европе, превратятся в гостеприимные океаны...
Мы можем только догадываться, какими технологиями будет располагать человечество к тому моменту. Но даже с самыми невероятными типами приводов космических аппаратов сложно себе представить эвакуацию целого мира. Писатели-фантасты обычно не заостряют на этом внимание, когда описывают подобный исход человечества. Но фактор большого числа со счетов не спишешь. Переправить на другую планету миллиардов эдак 10-20 — задача трудно решаемая. Скажем, в привычных всем шаттлах это примерно по три запуска ежедневно в течение 2700 лет.
Альтернатива переселению давно придумана — надо изменить орбиту Земли, отодвинуть её подальше от Солнца. «Почему бы просто не начать запускать ракеты с Земли в одну сторону?» — спрашивают некоторые. Ведь каждый запуск по закону сохранения импульса чуть-чуть меняет траекторию самой планеты. Увы, даже старт одного миллиарда 10-тонных ракет изменит орбитальную скорость Земли всего на 20 нанометров в секунду, что ничтожно мало по сравнению с ней самой (30 километров в секунду).
Но тут на помощь приходят учёные, пробующие хотя бы в теории представить — как бы этот фокус со сменой «места жительства» планеты провернуть.
Об одном из способов мы коротко упоминали ещё несколько лет назад.
Тогда Грегори Лафлин (Greg Laughlin) из обсерватории университета Калифорнии (UCO), его соратник по университету Дон Корыцански (Don Korycansky) и Фред Адамс (Fred Adams) из университета Мичигана (University of Michigan) предложили сместить орбиту нашей планеты при помощи серии близких проходов крупных объектов из пояса Койпера.
Гравитационный манёвр приводит к заметному изменению в траектории космического аппарата, чем люди пользуются весьма широко. Но мало кто задумывается, что орбита планеты, отклонившей крошечное тело, также меняется, хотя бы и на йоту (иллюстрация Korycansky et.al.).
Поскольку тела там движутся медленно, им достаточно придать не столь уж большой импульс, чтобы столкнуть внутрь Солнечной системы. Далее нужно корректировать траекторию этих объектов так, чтобы они прошли на определённом расстоянии и с определённой стороны от Земли.
Гравитационное взаимодействие при каждом таком сближении чуть-чуть изменит параметры земной орбиты.
Потребуется миллион таких сближений, чтобы увеличить радиус земной орбиты в полтора раза. Причём растянуть эти гравитационные толчки нужно будет на многие тысячелетия — Солнце ведь начнёт раздуваться медленно. К моменту, когда дневная звезда станет в 2,2 раза ярче, как раз на орбите Марса поток излучения будет такой, как на Земле сейчас.
Миллион смещённых со своих орбит астероидов... Несколько расхолаживает пыл. Но авторы «проекта» говорят, что многие тела можно будет использовать для разгона Земли многократно. Нужно лишь рассчитать их траекторию так, чтобы после первого пролёта близ голубой планеты они делали разворот у Юпитера (получая импульс от него) и возвращались снова к Земле.
Лёд, испаряемый с поверхности, может стать одним из вариантов создания тяги для перемещения объектов пояса Койпера к Земле (иллюстрация NASA/JPL-Caltech).
А чем тянуть сами эти объекты пояса Койпера — найдётся. Тут можно приспособить и гравитационный тягач (который вообще-то придумали, чтобы уводить опасные астероиды от Земли), и просто внедрять в поверхность тел, покрытых льдом, установки, которые испаряли бы лёд и выбрасывали пар в качестве рабочего тела.
В общем, для грядущей цивилизации такая работа может оказаться выполнимой, хотя и займёт бесчисленные поколения.
Единственный, но существенный минус — подобный способ смещения Земли очень опасен. Всего один по ошибке попавший в нашу планету астероид (а каждый из них должен насчитывать в поперечнике порядка 100 км, это куда крупнее того «камня», что погубил динозавров), и Земля будет стерилизована «до уровня бактерий», — честно предупреждает Лафлин. А ведь дистанция пролёта по космическим меркам мизерная — 10 тысяч км от поверхности Земли.
Может, есть более спокойный вариант спасения?
Недавно Колин Макиннес (Colin McInnes) из университета Стратклайда (University of Strathclyde) предложил более реальный вариант.
Человечество должно «надуть» солнечный парус. Всего один, правда, с поперечником в 19,2 диаметра Земли (в виде диска). Для мира невесомости это не столь уж невыполнимая инженерная задача, хотя придётся предусмотреть активный контроль за соблюдением формы в условиях гравитационных возмущений со стороны Луны.
Прототип солнечного паруса с поперечником 20 м проходит тесты в NASA. Очевидно, возможности человечества очень и очень далеки от нужд проекта Макиннеса. Но спокойно, у нас ещё есть в запасе примерно миллиард лет (фото NASA).
Но главное, материала потребуется переместить несравненно меньше, чем общая масса миллиона астероидов в схеме Корыцански, Адамса и Лафлина. Поскольку парус должен состоять из металлической плёнки толщиной всего 8 микрометров, на его постройку придётся распотрошить всего лишь один 9-километровый астероид, богатый железом и никелем.
Колин вычислил, что суперпарус следует расположить на расстоянии в пять раз дальше Луны и наклонить под углом в 35° к направлению на Солнце. Находясь в области, где сила давления света и сила притяжения Земли будут уравновешены, парус начнёт смещаться, через гравитацию сдвигая и Землю. Конечно, такое изменение орбиты будет очень медленным, но зато верным.
Получается, что в теории способы изменить орбиту Земли — есть. Они даже более-менее выполнимы. Но ещё одно вычисление всё того же Грегори Лафлина заставляет подумать над сложностью совсем иного порядка.
Ведь планеты влияют друг на друга. И перемещение нашего мира может дестабилизировать, скажем, Меркурий. А изменение его орбиты, говорит Грег, способно перевести в хаотический режим всю внутреннюю Солнечную систему. В таком случае людям придётся брать под активный контроль не только орбиту Земли, но и орбиты ряда соседних миров.