Δευτέρα 4 Οκτωβρίου 2021

Η επιστημονική θεωρία για το τέλος της Γης

Τα τελευταία 4 δισεκατομμύρια χρόνια ήταν ενας απίστευτα επιτυχημένος και αδιάλειπτος αγώνας για την επικράτηση της ζωής στο μητρικό μας πλανήτη. Το μέλλον όμως δεν θα είναι και τόσο λαμπρό.

Η ζωή στη Γη επιβιώνει και ευδοκιμεί για πάνω από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά αυτό πρόκειται να αλλάξει. Ο ήλιος ο οποίος γίνεται ολοένα και πιο θερμός, κάποτε θα υπερθερμάνει, θα βράσει αν θέλετε τους ωκεανούς της Γης και τελικά θα γίνει ένας ερυθρός γίγαντας αστέρας. Θα ακολουθήσουν πολλά ακόμη καταστροφικά γεγονότα, αλλά το τελικό τέλος της Γης, που θέλει το συμπαντικό μας σπίτι να πέφτει κυριολεκτικά μέσα στο αστρικό πτώμα του ήλιου, μπορεί να μην συμβεί για 1026 χρόνια...

Όταν στα αστέρια χαμηλότερης μάζας, που μοιάζουν με τον ήλιο μας, τελειώνουν τα καύσιμα, αποβάλλουν τα εξωτερικά τους στρώματα με τη μορφή ανέμου σχηματίζοντας ένα πλανητικό νεφέλωμα, ενώ το κέντρο τους συστέλλεται δημιουργώντας έναν λευκό νάνο, στον οποίο η φωτεινότητα χρειάζεται πολύ χρόνο για να ξεθωριάσει. Με την πάροδο του χρόνου, οι υπόλοιποι πλανήτες θα χάσουν τη βαρυτική τους ακτινοβολία, και τελικά θα συγχωνευτούν με το αστρικό απομεινάρι του ήλιου μας. 
(Εικόνα: Mark Garlick/University of Warwick)



Για πάνω από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, η ζωή πάνω στη Γη επιβιώνει και ευδοκιμεί.

Αυτή η εναέρια άποψη του Grand Prismatic Spring στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone είναι ένα από τα πιο εμβληματικά υδροθερμικά χαρακτηριστικά πάνω στην ξηρά σε ολόκληρο τον κόσμο. Τα χρώματα οφείλονται στους διάφορους οργανισμούς που ζουν κάτω από αυτές τις ακραίες συνθήκες και εξαρτώνται από την ποσότητα του ηλιακού φωτός που φτάνει στα διάφορα μέρη των πηγών. Υδροθερμικά πεδία όπως αυτό είναι μερικά από τα καλύτερα υποψήφια μέρη για τη δημιουργία ζωής στη Γη. 
(Εικόνα: Jim Peaco/Υπηρεσία Εθνικών Πάρκων)



Αλλά όσο περνάει ο καιρός, μελλοντικές επερχόμενες καταστροφές θα πλήξουν τον πλανήτη Γη.

Η εικόνα αυτή δείχνει τις διάφορες περιοχές της επιφάνειας και του εσωτερικού του ηλίου, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα, όπου λαμβάνει χώρα η πυρηνική σύντηξη. Με τη πάροδο του χρόνου, η περιοχή του πυρήνα όπου λαμβάνει χώρα η πυρηνική σύντηξη διευρύνεται, προκαλώντας αύξηση της ενεργειακής παραγωγής του ηλίου. (Πίστωση: Wikimedia Commons/KelvinSong)




Καθώς ο ήλιος γερνά, ο πυρήνας του διαστέλλεται και θερμαίνεται, αυξάνοντας τον ρυθμό της πυρηνικής σύντηξης.

Εάν όλα τα άλλα δεινά αποτύχουν, μπορούμε να είμαστε βέβαιοι ότι η εξέλιξη του ηλίου θα είναι ο θάνατος όλης της ζωής στη Γη. Πολύ πριν φτάσουμε στο στάδιο του ερυθρού γίγαντα, η αστρική εξέλιξη θα προκαλέσει την αύξηση της φωτεινότητας του ηλίου τόσο όσο χρειάζεται για να βράσει τους ωκεανούς της Γης, που σίγουρα θα εξαλείψουν την ανθρωπότητα, αν όχι όλη τη ζωή στη Γη. Ο ακριβής ρυθμός αύξησης του μεγέθους του ηλίου, καθώς και οι λεπτομέρειες σχετικά με την απώλεια μάζας του σταδιακά, δεν είναι ακόμη απόλυτα γνωστοί. (Εικόνα: Wikimedia Commons/OliverBeatson)



Μετά από άλλα 1-2 δισεκατομμύρια χρόνια, η ενεργειακή του παραγωγή θα βράσει τους ωκεανούς της Γης.

Σήμερα στη Γη, το νερό των ωκεανών βράζει μόνο, τυπικά, όταν εισέρχεται λάβα ή κάποιο άλλο υπερθερμασμένο υλικό σε αυτούς. Αλλά στο απώτερο μέλλον, η ενέργεια του ηλίου θα είναι αρκετή για να το κάνει, και σε παγκόσμια κλίμακα. 
(Εικόνα: Jennifer Williams/flickr)



Στη συνέχεια, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εσωτερικών πλανητών διαταράσσουν τις τροχιές τους.

Οι πλανήτες κινούνται στις τροχιές τους, σταθερά, λόγω της διατήρησης της Στροφορμής (angular momentum). Χωρίς να υπάρχει περίπτωση να κερδίσουν ή να χάσουν στροφορμή, παραμένουν στις ελλειπτικές τροχιές τους αυθαίρετα για πολύ καιρό στο μέλλον. Ωστόσο, εάν ασκούν αμοιβαίες δυνάμεις ο ένας στον άλλο και ο ήλιος αναλάβει έναν πεπερασμένο όγκο, οι βαρυτικές και παλιρροιακές δυνάμεις που ασκούνται θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε εξελικτικά σενάρια τόσο χαοτικά, ώστε ένας ή περισσότεροι από αυτούς τους πλανήτες τελικά να αποβληθούν στο αχανές του διαστήματος . (Εικόνες: NASA/JPL/J. Giorgini)



Υπάρχει μια μικρή πιθανότητα για αποβολή στο διάστημα για κάθε βραχώδη πλανήτη: συμπεριλαμβανομένου και της Γης.

Όταν ένα πλανητικό σώμα επηρεάζεται βαρυτικά από ένα αρκετά μεγάλο όγκο, η τροχιά του μπορεί να γίνει ασταθής, οδηγώντας σε καταστροφή όπως η εκτόξευση του στο διάστημα ή σταδιακά η πτώση του προς τον ήλιο, όπως απεικονίζεται εδώ σε μια καλλιτεχνική άποψη για τον πλανήτη HD 189733b, έναν πλανήτη που καταβροχθίζεται από το μητρικό του άστρο. (Πίστωση: NASA/GSFC)



Μετά από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, θα συμβεί η αναπόφευκτη συγχώνευση του γαλαξία της Ανδρομέδας και του Γαλαξία μας.

Μια σειρά από φωτογραφίες που δείχνουν τη συγχώνευση του Γαλαξία μας και του γαλαξία της Ανδρομέδας καθώς και πώς ο ουρανός θα φαίνεται διαφορετικός από τη Γη καθώς θα εξελίσσεται το φαινόμενο. Η συγχώνευση αυτή θα συμβεί περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια στο μέλλον, με μια τεράστια έκρηξη σχηματισμού αστεριών να οδηγεί σε έναν ερυθρόμορφο ελλειπτικό γαλαξία, χωρίς αέρια: Τον Milkdromeda. Ενας ενιαίος, και μεγάλος ελλειπτικός γαλαξίας είναι η τελική μοίρα όλης της τοπικής ομάδας. Παρά τις τεράστιες κλίμακες και τον αριθμό των αστέρων που εμπλέκονται, μόνο περίπου 1 στα 100 δισεκατομμύρια αστέρια θα συγκρουστούν ή θα συγχωνευτούν κατά τη διάρκεια αυτού του γεγονότος. (Εικόνα: NASA, Z. Levay and R. van der Marel, STScI, T. Hallas, A. Mellinger)



Παρά τους νέους σχηματισμούς αστέρων, υπερκαινοφανών και αστρικών συγκρούσεων, η Γη πιθανότατα παραμένει ανεπηρέαστη.

Μετά από περίπου πέντε έως επτά δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, ο ήλιος θα εξαντλήσει το υδρογόνο στον πυρήνα του. Το εσωτερικό του θα συσταλεί, θα θερμανθεί και τελικά θα αρχίσει η σύντηξη του (αερίου) ηλίου. Σε αυτό το σημείο, ο ήλιος θα διασταλεί, θα εξατμίσει την ατμόσφαιρα της Γης και θα καεί ό, τι έχει απομείνει από την επιφάνειά του πλανήτη μας. Αλλά ακόμη και όταν συμβεί αυτό το καταστροφικό γεγονός, η Γη μπορεί να μην "καταβροχθισθεί", παραμένοντας πλανήτης, αν και πολύ διαφορετικός από τον κόσμο που γνωρίζουμε σήμερα. (Εικόνα: ESO / L. Calçada)



Μερικά δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα, ο ήλιος γίνεται ένας ερυθρός γίγαντας.

Καθώς ο ήλιος γίνεται ένας κανονικός ερυθρός γίγαντας, η ίδια η Γη μπορεί να καταβροχθισθεί ολοκληρωτικά ή μερικώς από τον ήλιο, αλλά σίγουρα θα ψηθεί όσο ποτέ άλλοτε. Οι πλανήτες Αφροδίτη και Ερμής δεν θα είναι τόσο τυχεροί, καθώς η κόκκινη γιγαντιαία ακτίνα του ηλίου θα καλύψει με ευκολία και τους δύο εσωτερικούς κόσμους του Ηλιακού μας Συστήματος, αλλά εκτιμάται ότι η Γη θα είναι ασφαλής σε μια απόσταση περίπου 10 έως 20 εκατομμύρια μίλια. (Εικόνα: Wikimedia Commons/Fsgregs)



Προορισμένος να καταπιεί τον Ερμή και την Αφροδίτη, η μοίρα της Γης παραμένει αμφίβολη.

Όταν ο ήλιος έχει εξαντλήσει πλήρως τα πυρηνικά του καύσιμα, θα εκτινάξει τα εξωτερικά του στρώματα δημιουργώντας ένα πλανητικό νεφέλωμα, ενώ το κέντρο θα συσταλεί σχηματίζοντας ένα καυτό, και συμπαγές λευκό νάνο αστέρα. Είναι αβέβαιο αν αυτή η διαδικασία αυτή θα ωθήσει τη Γη αρκετά μακριά, ώστε να αποφύγει να παρασυρθεί στο κεντρικό αστρικό κατάλοιπο ή αν ο πλανήτης μας θα συναντήσει τον θάνατό κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. (Εικόνα: V. Peris, J. L. Lamadrid, J. Harvey, S. Mazlin, A. Guijarro)



Η αστρική απώλεια μάζας ωθεί την τροχιά της Γης προς τα έξω... μπορεί ακόμα να επιβιώσουμε ως πλανήτης.

Αφού ο ήλιος βγει από την "κόκκινη γιγαντιαία φάση" του, τα εξωτερικά στρώματά του διαλύονται και παραμένει μόνο ένας λευκός νάνος, πολλοί πλανήτες, συμπεριλαμβανομένου, ενδεχομένως, της Γης, θα παραμείνουν. Εάν αυτό το γεγονός δεν καταστρέψει τον πλανήτη μας, πιθανότατα θα επιβιώσουμε ως πλανήτης για άλλα 1026 χρόνια περίπου. (Εικόνα: David A. Aguilar / CfA)



Αν ναι, θα παραμείνουμε σε τροχιά γύρω από τον εναπομείναντα λευκό μας νάνο  για τους αιώνες που θα επακολουθήσουν.

Όταν ένας μεγάλος αριθμός βαρυτικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ αστρικών συστημάτων λαμβάνει χώρα, κάποιο αστέρι μπορεί να δεχθεί μια αρκετά μεγάλη...κλωτσιά και να αποβληθεί από οποιαδήποτε δομή και αν βρίσκεται. Παρατηρούμε "αστέρια δραπέτες" (runaway stars) στο Γαλαξία μας ακόμη και σήμερα, και να ξέρετε μόλις φύγουν, δεν θα επιστρέψουν ποτέ. Αυτό εκτιμάται ότι θα συμβεί και στον  ήλιο μας μας κάποια στιγμή μεταξύ 1017 έως 1019  χρόνια από τώρα, με την τελευταία επιλογή πιο πιθανή. Ωστόσο, τα περισσότερα σενάρια περιλαμβάνουν το σύστημα Γης-Σελήνης να παραμένει δεσμευμένο στον ήλιο όταν συμβεί αυτό. (Εικόνα: J. Walsh και Z. Levay, ESA/NASA) 



Μετά από 1019 χρόνια, μαζικές αλληλεπιδράσεις εκτοξεύουν στο διάστημα τα περισσότερα αστέρια και ηλιακά συστήματα.

Ιδιαίτερες διαμορφώσεις με την πάροδο του χρόνου ή μοναδικές βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με διερχόμενες μεγάλες μάζες, μπορούν να οδηγήσουν σε διαταραχή και εκτόξευση μεγάλων σωμάτων από το ηλιακό σύστημα. Στα πρώτα στάδια ενός ηλιακού συστήματος, πολλές μάζες εκτοξεύονται ακριβώς από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις που προκύπτουν μεταξύ πρωτοπλανητών, αλλά στα τελευταία στάδια, είναι μόνο τυχαίες συγκρούσεις που προκαλούν πλανητικές εκτοξεύσεις και είναι πιο σπάνιες από αυτές που θα εκτοξεύσουν ολόκληρα ηλιακά συστήματα. (Εικόνα: S. Basu, E. I. Vorobyov, and A. L. DeSouza; arXiv: 1208.3713)
Paper: https://arxiv.org/abs/1208.3713



Η Γη, ωστόσο, παραμένει σε τροχιά γύρω από το αστρικό μας κατάλοιπο, με τη βαρυτική ακτινοβολία να προκαλεί μια εσωτερική περιδίνηση.

Οι επιδράσεις του πλανήτη μας που κινείται και επιταχύνεται μέσω του κυρτού χωροχρόνου που προκαλείται από την κεντρική μάζα που αγκυρώνει το ηλιακό μας σύστημα θα προκαλέσουν αναπόφευκτα σταδιακά την φθίνουσα κατάσταση στην τροχιά της Γης. Αυτή η απώλεια ενέργειας λόγω βαρυτικής ακτινοβολίας είναι αργή αλλά σταθερή και θα προκαλέσει τον πραγματικό θάνατο του πλανήτη μας μετά από περίπου 1026 χρόνια. (Εικόνα: American Physical Society)



Μετά από περίπου 1026 χρόνια, οι βαρυτικές παλιρροϊκές δυνάμεις μοιραία θα διαλύσουν  τον πλανήτη.

Όταν ένα μεμονωμένο, μαζικό σώμα πλησιάσει πολύ σε μια μεγαλύτερη μάζα, οι παλιρροιακές δυνάμεις γίνονται αρκετά σημαντικές για να ξεπεράσουν τη βαρυτική δέσμευση ενέργειας, διαλύοντας το αντικείμενο και τεντώνοντάς το σε έναν δακτύλιο, πριν πέσει με ορμή και "εγκατασταθεί" στην επιφάνεια του πιο μαζικού σώματος. Το κατάλοιπο του ήλιου μπορεί να το κάνει αυτό στη Γη σε περίπου 1026 χρόνια. (Εικόνα: NASA/JPL-Caltech)
Διαβάστε για το όριο του Ρος: 



Το μαύρο πτώμα του αστρικού νάνου, του ήλιου μας, θα καταβροχθίσει τελικά τη στάχτη της Γης: το τελικό μας τέλος.😥…

Αφού ο ήλιος γίνει ένας μαύρος νάνος, εάν τίποτα δεν εκτοξευτεί ή συγκρουστεί με τα υπολείμματα της Γης, τελικά η βαρυτική ακτινοβολία θα μας κάνει να κινηθούμε σπειροειδώς προς τον ήλιο, θα μας διαλύσει και τελικά ο πρώην ήλιος μας, ότι απέμεινε από αυτόν, εκείνος που σήμερα μας δίνει ζωή θα μας καταβροχθίσει σαν ενα μυθικό εφιαλτικό τέρας ενός απεχθούς παραμυθιού. (Εικόνα: Jeff Bryant/Vistapro)



Μόνο οι σπάνιοι, απομονωμένοι, εκτοξευόμενοι πλανήτες θα παραμείνουν άθικτοι για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Οι λεγόμενοι "Ορφανοί πλανήτες" (Rogue planets) μπορεί να έχουν μια ποικιλία εξωτικών προελεύσεων, καθώς προέρχονται από διαλυμένα αστέρια ή άλλο υλικό, ή από πλανήτες που αποβλήθηκαν βίαια από το ηλιακό τους σύστημα, αλλά η πλειοψηφία θα πρέπει να προέρχεται από κάποιο νεφέλωμα σχηματισμού αστέρων, ως απλές βαρυτικές συστάδες που δεν έφτασαν ποτέ να γίνουν ένα αντικείμενο αστρικού μεγέθους. Όταν συμβαίνει ένα συμβάν μικροεστιασμού (microlensing event), μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το φως για να αναδημιουργήσουμε τη μάζα του παρεμβαλόμενου πλανήτη. (Πίστωση: C. Pulliam, D. Aguilar/CfA)



Πηγή: bigthink.com