Как мы можем спасти Землю от жгучей агонии Солнца?
Примерно через 5 миллиардов лет солнце умрет.
Но с возрастом она будет становиться ярче и горячее, и примерно через 500 миллионов лет наша звезда нагреет Землю до такой степени, что это невозможно будет исправить. Но есть ли какой-нибудь способ спасти нашу планету от ее катастрофической гибели?
Действительно, есть. Наши далекие потомки могли бы красть энергию с орбиты Юпитера и передавать ее Земле. Но если они ошибутся, то отправят нашу планету за пределы солнечной системы.
Земля стабильно удерживалась на своей орбите более 4 миллиардов лет, но ее рождение было сопряжено с опасностями. Ранняя солнечная система была заполнена десятками, если не сотнями твердых тел, называемых планетезималями, и все они соревновались за то, чтобы накопить как можно больше материала и стать полноценными планетами, прежде чем его украдут другие.
В этом хаосе планетезимали столкнулись, оказались слишком близко друг к другу и были сбиты растущей гравитационной силой газовых гигантов. Из этих десятков потенциальных планет выжило только восемь; остальные были либо запущены к Солнцу, либо выброшены в межзвездное пространство.
В будущем тоже все будет не так хорошо. С каждым днем солнце становится немного горячее и ярче — естественный побочный продукт накопления гелия в результате синтеза водорода в его ядре. Примерно через 500 миллионов лет солнце станет таким горячим, что океаны Земли испарятся, тектоника плит прекратится, а в атмосфере накопится столько углекислого газа, что наша планета будет похожа на Венеру.
Чтобы спастись, нам пришлось бы играть в те же гравитационные игры, к которым привыкла наша молодая солнечная система.
Смертельный танец
Представьте, что вы стоите на железнодорожных путях, а прямо на вас движется поезд. Если бы вы хотели сравнять свою скорость с скоростью поезда, вы могли бы просто позволить ему врезаться в вас — и хотя некоторые части вашего тела могли бы достичь требуемой скорости, это, вероятно, было бы не так, как вы предполагали. Но вместо этого скажите, что у вас с собой идеальный надувной мяч — мяч, который никогда не сломается. (Это необходимо, чтобы эта аналогия сработала, но не пытайтесь делать это дома.)
Если бы вы бросили мяч в поезд, он попал бы в поезд и отскочил бы к вам гораздо быстрее, чем вы его бросили, потому что у него была бы его первоначальная скорость плюс скорость поезда. Это немного замедлило бы движение поезда, но поскольку у него было бы так много доступной энергии, он бы даже не заметил. Если бы вы поймали мяч, эта энергия передалась бы вам, лишь немного ускорив вас. Если бы вы повторяли этот процесс снова и снова, в конце концов вы бы сравнялись со скоростью поезда — безопасно.
Чтобы спасти Землю, нам пришлось бы поднять ее орбиту, держа ее на безопасном расстоянии от все более злого солнца. Повышение орбиты Земли потребовало бы энергии, но, к счастью, в нашей солнечной системе есть масса доступной энергии в виде орбиты Юпитера.
Используя орбитальную версию нашей аналогии с поездом, мы могли бы взять камень (подойдет любой камень, но чем больше, тем лучше) и отправить его к Юпитеру. Мы могли бы сделать петлю из этого камня вокруг планеты-гиганта, забрав часть его орбитальной энергии и передав ее камню, который устремился бы обратно к Земле. Затем мы повторим маневр, но в противоположном направлении, отдав часть энергии камня нашей планете.
Дюйм за дюймом мы могли бы красть энергию у Юпитера (который, как и поезд, даже не заметил бы этого) и повышать орбиту Земли, поддерживая ее температуру хорошей и стабильной.
Пути назад нет
Но если мы ошибемся, нам придется чертовски дорого заплатить. У Юпитера много энергии на орбите. И в нашем сценарии с подбрасыванием камней мы бы создали явление, называемое эффектом резонанса. Каждый отдельный проход камня не будет давать много энергии, но если бы это происходило регулярно, по одной и той же схеме, раз за разом, то эта небольшая порция энергии усилилась бы сама по себе, усилив эффект.
Если бы мы не были осторожны, мы могли бы дать Земле столько энергии, что она достигла бы солнечной скорости убегания, навсегда покинув солнечную систему. Однажды исчезнув, она никогда не вернется, обреченная скитаться по космосу в качестве планеты-изгоя. Планета по-прежнему сохраняла бы свое внутреннее тепло, поэтому вулканы и горячие источники все еще работали бы - но мы были бы заперты в постоянной ночи, что катастрофически охладило бы атмосферу (не говоря уже о гибели всех растений и водорослей).
Астрономы считают, что такие резонансные сценарии естественным образом приводят к появлению еще большего количества планет-изгоев (и карликовых планет) позже в жизни солнечных систем. Например, Нептун и Плутон находятся в резонансе, и невозможно предсказать, куда приведет орбита Плутона за последние 10 миллионов лет. Есть небольшой шанс, что Меркурий в конечном итоге войдет в резонанс с Юпитером — и небольшой шанс, что в течение следующего миллиарда лет он просто покинет солнечную систему.
По оценкам астрономов, на каждую звезду приходится где-то от 0,25 до 10 000 планет-изгоев, и все они дрейфуют в межзвездных просторах Млечного Пути. Это число по понятным причинам велико, потому что у нас очень мало наблюдений планет-изгоев, и поэтому трудно составить достоверную статистику. Но давайте надеяться, что наши будущие потомки случайно не добавят к этому списку еще одну.