av Jillian Scudder , The Conversation
Om några miljarder år kommer solen att bli en röd jätte så stor att den kommer att uppsluka vår planet. Men jorden kommer att bli obeboelig mycket tidigare än så. Efter ungefär en miljard år kommer solen att bli tillräckligt varm för att koka våra oceaner.
Solen klassificeras för närvarande som en ”huvudsekvens”-stjärna. Det innebär att den befinner sig i den mest stabila delen av sitt liv och omvandlar det väte som finns i dess kärna till helium. För en stjärna av vår storlek varar denna fas drygt 8 miljarder år. Vårt solsystem är drygt 4,5 miljarder år gammalt, så solen är lite mer än halvvägs genom sin stabila livstid.
Även stjärnor dör
När 8 miljarder år av lycklig förbränning av väte till helium är över blir solens liv lite mer intressant. Saker och ting förändras eftersom solen kommer att ha slut på väte i sin kärna – allt som finns kvar är helium. Problemet är att solens kärna inte är tillräckligt varm eller tät för att bränna helium.
I en stjärna drar gravitationskraften alla gaser mot centrum. När stjärnan har väte att bränna producerar skapandet av helium tillräckligt mycket tryck utåt för att balansera gravitationens dragningskraft. Men när stjärnan inte har något kvar i kärnan att bränna tar gravitationskraften över.
Till slut komprimerar den kraften stjärnans centrum till en sådan grad att den börjar bränna väte i ett litet skal runt den döda kärnan, som fortfarande är full av helium. Så snart solen börjar bränna mer väte skulle den betraktas som en ”röd jätte”.
Processen med kompression i centrum gör att stjärnans yttre områden kan expandera utåt. Den brinnande vätgasen i skalet runt kärnan ökar solens ljusstyrka avsevärt. Eftersom stjärnans storlek har expanderat kyls ytan av och går från vitglödgad till rödglödgad. Eftersom stjärnan är ljusare, rödare och fysiskt större än tidigare kallar vi dessa stjärnor för ”röda jättar”.
Jordens eldiga undergång
Det är allmänt känt att jorden som planet inte kommer att överleva solens expansion till en fullfjädrad röd jättestjärna. Solens yta kommer förmodligen att nå upp till Mars nuvarande bana – och även om jordens bana också kan ha expanderat något utåt kommer det inte att räcka för att rädda den från att dras in i solens yta, varpå vår planet snabbt kommer att sönderfalla.
Livet på planeten kommer att få problem långt innan själva planeten sönderfaller. Redan innan solen slutar bränna väte kommer den att ha förändrats från sitt nuvarande tillstånd. Solen har ökat sin ljusstyrka med ungefär 10 % för varje miljard år som den bränner väte. Ökad ljusstyrka innebär en ökning av den mängd värme som vår planet tar emot. När planeten värms upp kommer vattnet på vår planets yta att börja avdunsta.
En ökning av solens ljusstyrka med 10 % jämfört med den nuvarande nivån låter inte som mycket, men denna lilla förändring i vår stjärnas ljusstyrka kommer att vara ganska katastrofal för vår planet. Denna förändring är en tillräcklig ökning av energi för att förändra läget för den beboeliga zonen runt vår stjärna. Den beboeliga zonen definieras som det avstånd från en viss stjärna där flytande vatten kan vara stabilt på en planets yta.
Med en 10-procentig ökning av ljusstyrkan från vår stjärna kommer jorden inte längre att befinna sig inom den beboeliga zonen. Detta kommer att markera början på avdunstningen av våra oceaner. När solen slutar bränna väte i sin kärna kommer Mars att befinna sig i den beboeliga zonen, och jorden kommer att vara alldeles för varm för att behålla vatten på sin yta.
Ovissa modeller
Denna 10-procentiga ökning av solens ljusstyrka, som utlöser avdunstningen av våra hav, kommer att inträffa under den närmaste miljarden år eller så. Förutsägelser om exakt hur snabbt denna process kommer att utvecklas beror på vem man pratar med. De flesta modeller tyder på att när oceanerna avdunstar kommer mer och mer vatten att finnas i atmosfären i stället för på ytan. Detta kommer att fungera som en växthusgas som binder ännu mer värme och får allt mer av haven att avdunsta, tills marken är mestadels torr och atmosfären håller vattnet, men vid en extremt hög temperatur.
När atmosfären blir mättad med vatten kommer det vatten som hålls kvar i de högsta delarna av vår atmosfär att bombarderas av högenergiljus från solen, vilket kommer att splittra molekylerna och låta vattnet flyta ut som väte och syre, vilket till slut kommer att blöda jorden torr från vatten.
Där modellerna skiljer sig åt är i fråga om den hastighet med vilken jorden når denna punkt utan återvändo. Vissa menar att jorden kommer att bli ogästvänlig före 1 miljard år, eftersom växelverkan mellan den uppvärmda planeten och stenarna, oceanerna och plattektoniken kommer att torka ut planeten ännu snabbare. Andra menar att livet kanske kommer att kunna hålla ut lite längre än 1 miljard år, på grund av olika livsformers olika krav och periodiska utsläpp av kritiska kemikalier från plattentektonik.
Jorden är ett komplext system – och ingen modell är perfekt. Det verkar dock troligt att vi inte har mer än en miljard år kvar för livet att trivas på vår planet.