Солнце находится в середине своей жизни. Ему около 4,6 миллиарда лет, и ещё примерно столько же оно будет спокойно гореть, превращая водород в гелий. Но его топливо не бесконечно: через 5 миллиардов лет водород в ядре закончится, и Солнце начнёт меняться. Эти изменения будут катастрофическими для внутренних планет, включая Землю.
1. Превращение Солнца в красного гиганта
Когда водород в ядре звезды заканчивается, ядерные реакции прекращаются. Давление, которое удерживало внешние слои, падает и гравитация начинает сжимать ядро. Температура и давление в центре растут до тех пор, пока не становится возможным горение следующего элемента — гелия.
Но есть важная деталь. Гелий начинает гореть при гораздо более высокой температуре, чем водород. Процесс перестройки звезды называется «переход на гелиевый цикл». Во время этого перехода внешние оболочки Солнца колоссально расширяются и звезда становится красным гигантом.
Радиус Солнца увеличится в сотни раз и оно может достичь орбиты Земли или даже выйти за её пределы.
2. Изменение светимости и температуры
Когда Солнце станет красным гигантом, его светимость (мощность излучения) возрастёт в тысячи раз. Это произойдёт из-за огромной площади поверхности — расширившаяся звезда излучает гораздо больше энергии, хотя температура её поверхности упадёт до 3000-4000 градусов (сейчас 5500 градусов). По сути, это будет остывающий, но чудовищно большой шар плазмы.
Зона обитаемости Солнечной системы сместится далеко, за орбиту Юпитера, а внутренние планеты окажутся слишком близко к источнику тепла.
А знаете ли вы? За миллиард лет до превращения в красный гигант, светимость Солнца увеличится на 10-20% просто из-за постепенного накопления гелия в ядре. Этого достаточно, чтобы испарить океаны Земли задолго до финала.
3. Судьба Земли: два сценария
Существует два основных сценария для Земли, и учёные до сих пор спорят, какой из них реализуется.
Сценарий А: Земля поглощена Солнцем
Если Солнце расширится настолько, что его внешние слои достигнут орбиты Земли, планета окажется внутри звезды. Земля будет двигаться сквозь горячую плазму, испытывая колоссальное сопротивление. Орбита начнёт быстро сокращаться (процесс, похожий на трение о воздух, но в миллион раз сильнее). Земля упадёт в ядро Солнца и испарится полностью. Ничего не останется — ни камня, ни атома.
Вероятность этого сценария зависит от того, насколько далеко расширится Солнце. Многие модели показывают, что максимальный радиус красного гиганта — около 1,2 а.е., то есть чуть дальше орбиты Земли. Поглощение вероятно, но не гарантировано.
Сценарий Б: Земля отодвинется и станет камнем
Когда Солнце теряет массу в виде звёздного ветра (а на стадии красного гиганта потери огромны), его гравитация ослабевает. Планеты отодвигаются на более далёкие орбиты. Орбита Земли может сместиться до 1,7-2 астрономических единиц.
На таком расстоянии температура на поверхности Земли будет невыносимой — сотни и тысячи градусов. Океаны испарятся ещё до того, как Земля покинет зону обитаемости, а атмосфера будет уничтожена. Но каменный шар (возможно, расплавленный) сохранится.
А знаете ли вы? Даже если Земля не будет поглощена, её поверхность расплавится и температура может достичь 2000-3000 градусов. Горные породы перейдут в жидкое состояние и Земля станет планетой-лавой.
4. Что произойдёт с атмосферой и океанами задолго до этого
Не нужно ждать 5 миллиардов лет, чтобы Земля стала непригодной для жизни. Уже через 1-2 миллиарда лет светимость Солнца увеличится настолько, что средняя температура на Земле поднимется до 100 градусов. Океаны начнут кипеть, вода станет паром и перейдёт в атмосферу, создавая мощнейший парниковый эффект. Из-за этого температура взлетит ещё выше.
Влажный парниковый эффект — необратимый процесс. Как только атмосфера насытится водяным паром, он начнёт подниматься в верхние слои, где ультрафиолет будет расщеплять его на водород и кислород. Лёгкий водород улетучится в космос и Земля потеряет всю воду за несколько сотен миллионов лет. Это произойдёт задолго до стадии красного гиганта.
А знаете ли вы? Венера — наглядный пример того, что происходит с планетой, когда парниковый эффект выходит из-под контроля. Земля может повторить её судьбу, но позже, когда Солнце станет ярче.
5. Судьба других планет
Меркурий и Венера почти гарантированно будут поглощены Солнцем, потому что они находятся слишком близко. После расширения Солнца от них не останется и следа.
Марс, скорее всего, переживёт стадию красного гиганта. Он отодвинется дальше, и его температура станет комфортной (времена года на Марсе могут напоминать земные). Но атмосфера Марса будет сорвана, магнитного поля не будет, жизнь там не появится, но возможно, когда-нибудь люди (если они куда-то не улетят) построят колонии в подземных убежищах.
Юпитер и Сатурн почти не заметят стадию красного гиганта. Они далеко, и увеличение светимости Солнца лишь слегка подогреет их атмосферы. Их спутники (Европа, Ганимед, Энцелад, Титан) могут разморозить свои подледные океаны: там на короткое время (геологически короткое — десятки миллионов лет) могут даже сложиться условия для жизни.
6. Что останется после красного гиганта
После того как гелий в ядре выгорит до углерода и кислорода, звезда сбросит внешние оболочки. Они разлетятся в космос, образуя планетарную туманность (как Туманность Кольцо или Улитка). Сама звезда превратится в белого карлика размером с Землю, но массой около половины солнечной. Он будет остывать миллиарды лет.
Оболочка Солнца обогатит межзвёздное пространство углеродом и другими элементами. Из этого материала когда-нибудь сформируются новые звёзды и планеты. Возможно, где-то возникнет жизнь.
Земля, если она сохранится как каменный шар, будет вращаться вокруг белого карлика. Она будет получать ничтожное количество света и тепла (в 10 000 раз меньше, чем сейчас). Температура на поверхности упадёт до абсолютного нуля, а атмосфера замерзнет и выпадет на поверхность льдом. Земля станет мёртвым, покрытым азотно-кислородным инеем миром.
А знаете ли вы? Белые карлики не имеют термоядерных источников энергии, они просто остывают. Через триллионы лет они станут чёрными карликами — практически невидимыми сгустками вырожденной материи.
Заключение
Судьба Земли предопределена. Через несколько миллиардов лет наша планета либо сгорит в недрах расширившегося Солнца, либо превратится в безжизненный расплавленный шар, а затем замёрзнет. Вода исчезнет первой, атмосфера — второй. Жизнь, если она не покинет планету, погибнет.
Это не повод для уныния. Это повод для того, чтобы ценить время, которое у нас есть, и использовать его для исследования космоса и, возможно, поиска нового дома. Солнце дало нам 4,5 миллиарда лет спокойной жизни, а как мы распорядимся этим временем — зависит только от нас.
Подпишись, если понравилась статья!