2015年2月13日
, The Conversation
数十億年後、太陽は私たちの惑星を飲み込むほど大きな赤色巨星になります。 しかし、地球が住めなくなるのは、それよりずっと早い時期です。
太陽は現在「主系列星」として分類されています。 これは、そのコアに存在する水素をヘリウムに変換している、最も安定した状態にあることを意味します。 私たちのような大きさの星では、この段階は80億年余り続くと言われています。 私たちの太陽系は45億歳ですから、太陽は安定した寿命の半分を少し過ぎたところです。
星も死ぬ
80億年間、水素をヘリウムに楽しく燃やし続けた後、太陽の人生は少し面白くなります。 というのも、太陽はその中心部で水素を使い果たし、残っているのはヘリウムだけだからです。 問題は、太陽のコアがヘリウムを燃やすほど高温でも高密度でもないことです。
星の中では、重力によってすべてのガスが中心に向かって引っ張られています。 星に燃える水素があるときは、ヘリウムの生成によって、重力と釣り合うだけの外向きの圧力が発生する。
やがてその力は星の中心を圧縮し、まだヘリウムでいっぱいの死んだコアの周りの小さな殻で、水素を燃やし始めるのです。
中心部の圧縮により、星の外側の領域は外側に膨張します。 核の周りのシェルで水素が燃えることで、太陽の明るさが大幅に増します。 星の大きさが拡大したため、表面は冷えて白熱から赤熱になる。 このように、明るく、赤く、物理的にも大きくなった星を「赤色巨星」と呼びます。
地球の灼熱の死
太陽が本格的な赤色巨星に膨張すると、惑星としての地球は生き残れないことが広く理解されています。 太陽の表面はおそらく現在の火星の軌道に到達し、地球の軌道もわずかに外側に広がるかもしれませんが、太陽の表面に引きずり込まれるのを防ぐには十分ではなく、そこで我々の惑星は急速に崩壊してしまうのです。 太陽が水素を燃やし終わる前に、現在の状態から変化してしまうのです。 太陽は水素を燃やし続けて10億年ごとに約10％ずつ明るさを増している。 明るさが増すということは、地球が受ける熱量が増えるということです。
太陽の明るさが現在より10％増えるというのは、たいしたことではないと思いますが、この星の明るさの小さな変化が、私たちの惑星にとってかなり破滅的な影響を与えることになるのです。 この変化は、私たちの星のまわりのハビタブルゾーンの位置を変えるに十分なエネルギーの増加である。 ハビタブルゾーンとは、惑星の表面に液体の水が安定して存在できる、任意の星からの距離の範囲と定義されています。
恒星の明るさが10％増加すると、地球はハビタブルゾーンに入らなくなります。 これは、海の蒸発が始まることを意味します。
Uncertain models
この太陽の明るさの10％増は、海の蒸発を引き起こすもので、今後10億年ほどの間に起こるだろう。 このプロセスがどの程度の速さで展開されるかについての予測は、誰に話すかによって異なります。 ほとんどのモデルは、海が蒸発するにつれて、地表ではなく大気中にますます多くの水が存在するようになることを示唆している。 これは温室効果ガスとして働き、さらに多くの熱を閉じ込め、ますます多くの海洋が蒸発するようになり、地面はほとんど乾き、大気は水を保持しますが、非常に高い温度となります。
大気が水で飽和すると、大気の最も高いところにある水は、太陽からの高エネルギー光にさらされ、分子を分裂させて水を水素と酸素として放出し、最終的に地球から水がなくなります。 加熱する惑星と岩石、海、プレートテクトニクスとの相互作用により、地球はさらに速く乾燥するため、10億年前に地球は人を寄せ付けなくなると指摘する人もいる。 また、生命体によって要求が異なることや、プレートテクトニクスによって重要な化学物質が定期的に放出されることから、10億年よりも少し長く生命を維持できるかもしれないと指摘する人もいます。 しかし、地球で生命が繁栄するのに10億年以上は残されていない可能性が高いようだ。