by Jillian Scudder , The Conversation
Muutaman miljardin vuoden kuluttua auringosta tulee niin suuri punainen jättiläinen, että se nielaisee planeettamme. Maasta tulee kuitenkin asuinkelvoton jo paljon aikaisemmin. Noin miljardin vuoden kuluttua aurinko kuumenee niin kuumaksi, että valtameremme kiehuvat.
Aurinko luokitellaan tällä hetkellä ”pääjaksotähdeksi”. Tämä tarkoittaa, että se on elämänsä vakaimmassa vaiheessa, jossa sen ytimessä oleva vety muuttuu heliumiksi. Meidän kokoisella tähdellä tämä vaihe kestää hieman yli 8 miljardia vuotta. Aurinkokuntamme on hieman yli 4,5 miljardia vuotta vanha, joten aurinko on hieman yli puolessa välissä vakaata elinikäänsä.
Jopa tähdet kuolevat
Kun 8 miljardia vuotta kestänyt onnellinen vedyn polttaminen heliumiksi on ohi, auringon elämä muuttuu hieman mielenkiintoisemmaksi. Asiat muuttuvat, koska auringosta on loppunut vety sen ytimestä – jäljellä on enää heliumia. Ongelma on se, että auringon ydin ei ole tarpeeksi kuuma tai tiheä polttaakseen heliumia.
Tähdessä painovoima vetää kaikki kaasut kohti keskustaa. Kun tähdessä on vetyä poltettavaksi, heliumin syntyminen tuottaa tarpeeksi ulospäin suuntautuvaa painetta tasapainottaakseen gravitaatiovetoa. Mutta kun tähdessä ei ole enää mitään poltettavaa ytimessä, gravitaatiovoima ottaa vallan.
Lopulta tämä voima puristaa tähden keskustaa niin paljon, että se alkaa polttaa vetyä pienessä kuoressa kuolleen ytimen ympärillä, joka on edelleen täynnä heliumia. Heti kun aurinko alkaa polttaa enemmän vetyä, sitä pidettäisiin ”punaisena jättiläisenä”.
Keskipisteen kokoonpuristumisprosessi sallii tähden ulkoalueiden laajentua ulospäin. Ytimen ympärillä olevassa kuoressa palava vety lisää merkittävästi auringon kirkkautta. Koska tähden koko on laajentunut, sen pinta jäähtyy ja muuttuu valkoisen kuumasta punaisen kuumaksi. Koska tähti on kirkkaampi, punaisempi ja fyysisesti aiempaa suurempi, kutsumme näitä tähtiä ”punaisiksi jättiläistähdiksi”.
Maan tulinen loppu
Yleisesti ymmärretään, että Maa planeettana ei selviä auringon laajenemisesta täysimittaiseksi punaiseksi jättiläistähdeksi. Auringon pinta tulee todennäköisesti saavuttamaan Marsin nykyisen radan – ja vaikka myös Maan rata on saattanut laajentua hieman ulospäin, se ei riitä pelastamaan sitä siltä, että se vedetään auringon pintaan, jolloin planeettamme hajoaa nopeasti.
Planeetan elämä joutuu vaikeuksiin jo paljon ennen kuin planeetta itse hajoaa. Jo ennen kuin aurinko lopettaa vedyn polttamisen, se on muuttunut nykyisestä tilastaan. Aurinko on lisännyt kirkkauttaan noin 10 % jokaista miljardia vuotta kohden, jonka se on polttanut vetyä. Kirkkauden lisääntyminen tarkoittaa sitä, että planeettamme saa enemmän lämpöä. Planeetan kuumentuessa planeettamme pinnalla oleva vesi alkaa haihtua.
Auringon kirkkauden lisääntyminen 10 prosentilla nykyisestä ei kuulosta paljolta, mutta tämä pieni muutos tähtemme kirkkaudessa on planeettamme kannalta melko katastrofaalinen. Tämä muutos on riittävä energian lisäys muuttamaan elinkelpoisen vyöhykkeen sijainnin tähtemme ympärillä. Asumiskelpoinen vyöhyke määritellään etäisyysalueeksi jostain tietystä tähdestä, jossa nestemäinen vesi voi pysyä vakaana planeetan pinnalla.
Tähtemme kirkkauden 10 %:n lisääntyessä maapallo ei ole enää asumiskelpoisen vyöhykkeen sisällä. Tämä merkitsee valtameriemme haihtumisen alkua. Siihen mennessä, kun aurinko lakkaa polttamasta vetyä ytimessään, Mars on asumiskelpoisella vyöhykkeellä ja Maa on aivan liian kuuma säilyttääkseen vettä pinnallaan.
Epävarmat mallit
Tämä auringon kirkkauden 10 %:n lisäys, joka käynnistää valtameriemme haihtumisen, tapahtuu noin miljardin seuraavan vuoden aikana. Ennusteet siitä, kuinka nopeasti tämä prosessi tarkalleen ottaen etenee, riippuvat siitä, kenelle puhut. Useimmat mallit viittaavat siihen, että valtamerten haihtuessa yhä enemmän vettä on ilmakehässä eikä pinnalla. Tämä toimii kasvihuonekaasuna, joka sitoo entistä enemmän lämpöä ja saa yhä suuremman osan valtameristä haihtumaan, kunnes maa on suurimmaksi osaksi kuiva ja ilmakehässä on vettä, mutta erittäin korkeassa lämpötilassa.
Kun ilmakehä kyllästyy vedellä, ilmakehän korkeimmissa osissa olevaa vettä pommittaa auringon korkeaenerginen valo, joka pilkkoo molekyylit ja sallii veden poistua vetyä ja happea sisältävänä aineena, jolloin maapallo lopulta tyhjenee vedestä.
Mallit eroavat toisistaan sen suhteen, millä nopeudella maapallo saavuttaa tämän pisteen, josta ei ole paluuta. Joidenkin mallien mukaan maapallosta tulee inhorealistinen jo ennen miljardin vuoden rajapyykkiä, sillä lämpenevän planeetan ja kivien, valtamerten ja mannerlaattatektoniikan väliset vuorovaikutukset kuivattavat planeetan vieläkin nopeammin. Toiset taas esittävät, että elämä voi säilyä hieman pidempään kuin miljardi vuotta, mikä johtuu eri elämänmuotojen erilaisista vaatimuksista ja mannerlaattatektoniikan aiheuttamista kriittisten kemikaalien ajoittaisista vapautumisista.
Maailma on monimutkainen järjestelmä – eikä mikään malli ole täydellinen. Näyttää kuitenkin todennäköiseltä, että meillä ei ole enää kuin miljardi vuotta jäljellä, jotta elämä voisi kukoistaa planeetallamme.