af Jillian Scudder , The Conversation
I løbet af nogle få milliarder år vil solen blive en rød kæmpe, der er så stor, at den vil opsluge vores planet. Men Jorden vil blive ubeboelig meget tidligere end det. Efter omkring en milliard år vil solen blive varm nok til at koge vores oceaner.
Solen er i øjeblikket klassificeret som en “main sequence”-stjerne. Det betyder, at den befinder sig i den mest stabile del af sit liv, hvor den omdanner den brint, der findes i dens kerne, til helium. For en stjerne på størrelse med vores stjerne varer denne fase lidt over 8 milliarder år. Vores solsystem er lidt over 4,5 milliarder år gammelt, så solen er lidt mere end halvvejs gennem sin stabile levetid.
Selv stjerner dør
Når 8 milliarder år med lykkelig forbrænding af brint til helium er overstået, bliver solens liv lidt mere interessant. Tingene ændrer sig, fordi solen vil være løbet tør for brint i sin kerne – det eneste, der er tilbage, er helium. Problemet er, at solens kerne ikke er varm eller tæt nok til at brænde helium.
I en stjerne trækker gravitationskraften alle gasserne mod centrum. Når stjernen har brint at brænde, skaber dannelsen af helium nok udadgående tryk til at udligne tyngdekraften. Men når stjernen ikke har noget tilbage i kernen at brænde, tager gravitationskraften over.
Eventuelt komprimerer denne kraft stjernens centrum i en sådan grad, at den begynder at brænde brint i en lille skal omkring den døde kerne, som stadig er fuld af helium. Så snart solen begynder at brænde mere brint, vil den blive betragtet som en “rød kæmpe”.
Den komprimeringsproces i centrum gør det muligt for stjernens ydre områder at udvide sig udad. Den brændende brint i skallen omkring kernen øger solens lysstyrke betydeligt. Fordi stjernens størrelse er blevet udvidet, køler overfladen af og går fra hvidglødende til rødglødende. Fordi stjernen er lysere, rødere og fysisk større end før, kalder vi disse stjerner for “røde giganter”.
Jordens brændende undergang
Det er en udbredt opfattelse, at Jorden som planet ikke vil overleve solens udvidelse til en fuldgyldig rød kæmpestjerne. Solens overflade vil sandsynligvis nå op til Mars’ nuværende bane – og selv om Jordens bane måske også har udvidet sig en smule udad, vil det ikke være nok til at redde den fra at blive trukket ind i solens overflade, hvorefter vores planet hurtigt vil gå i opløsning.
Livet på planeten vil komme i problemer, længe før selve planeten går i opløsning. Allerede inden solen er færdig med at brænde brint, vil den have ændret sig fra sin nuværende tilstand. Solen har øget sin lysstyrke med ca. 10 % for hver milliard år, den bruger på at brænde brint. Øget lysstyrke betyder en stigning i den mængde varme, som vores planet modtager. Efterhånden som planeten bliver varmere, vil vandet på overfladen af vores planet begynde at fordampe.
En forøgelse af solens lysstyrke med 10 % i forhold til det nuværende niveau lyder ikke af meget, men denne lille ændring i vores stjernes lysstyrke vil være temmelig katastrofal for vores planet. Denne ændring er en tilstrækkelig stigning i energi til at ændre placeringen af den beboelige zone omkring vores stjerne. Den beboelige zone er defineret som det område af afstande fra en given stjerne, hvor flydende vand kan være stabilt på en planets overflade.
Med en 10 % forøgelse af lysstyrken fra vores stjerne vil Jorden ikke længere befinde sig inden for den beboelige zone. Dette vil markere begyndelsen til fordampningen af vores oceaner. Når solen holder op med at brænde brint i sin kerne, vil Mars være i den beboelige zone, og Jorden vil være alt for varm til at opretholde vand på overfladen.
Usikre modeller
Denne 10 % stigning i solens lysstyrke, der udløser fordampningen af vores oceaner, vil ske i løbet af den næste milliard år eller deromkring. Forudsigelser om, præcis hvor hurtigt denne proces vil udvikle sig, afhænger af, hvem man taler med. De fleste modeller tyder på, at efterhånden som oceanerne fordamper, vil der være mere og mere vand i atmosfæren i stedet for på overfladen. Dette vil virke som en drivhusgas, der vil fange endnu mere varme og få flere og flere oceaner til at fordampe, indtil jorden er stort set tør, og atmosfæren holder på vandet, men ved en ekstremt høj temperatur.
Når atmosfæren bliver mættet med vand, vil det vand, der holdes i de højeste dele af vores atmosfære, blive bombarderet af højenergilys fra solen, som vil splitte molekylerne og lade vandet slippe ud som brint og ilt og til sidst bløde jorden tør for vand.
Der, hvor modellerne er forskellige, er på den hastighed, hvormed jorden når dette punkt, hvor der ikke er nogen vej tilbage. Nogle foreslår, at Jorden vil blive ugæstfri inden 1 milliard år, da vekselvirkningerne mellem den opvarmede planet og klipperne, oceanerne og pladetektonikken vil udtørre planeten endnu hurtigere. Andre foreslår, at livet måske vil kunne holde ud lidt længere end 1 milliard år på grund af de forskellige livsformers forskellige krav og periodiske frigivelser af kritiske kemikalier fra pladetektonikken.
Jorden er et komplekst system – og ingen model er perfekt. Det forekommer dog sandsynligt, at vi ikke har mere end en milliard år tilbage, hvor livet kan trives på vores planet.