Ці маглі б мы падоўжыць жыццё нашага Сонца?

Наша цудоўнае Сонца, сфатаграфаванае Абсерваторыяй сонечнай дынамікі НАСА.

У нашага Сонца скончылася паліва. Прыблізна за мільярд гадоў цэнтральная частка нашай Сонечнай сістэмы разбурыцца да дастатковага радыусу, і гэта будзе іскрываць нястрымны парніковы эфект на нашай планеце, незалежна ад бягучых намаганняў па барацьбе з СО2, што павысіць тэмпературу паверхні Зямлі вышэй тэмпературы кіпення вада. Калі мы ўжо не адышлі альбо зніклі, гэтая падзея канчаткова азначае канец усяго жыцця на Зямлі; магчыма, адзіны асобнік жыцця ў нашым сусвеце. Нават калі мы змаглі знайсці спосаб астуджэння Зямлі пры дапамозе альтэрнатыўных метадаў падчас гэтай фазы, крыніца вадароду Сонца ў канчатковым выніку абмежавана. У дадатковыя 4 мільярды гадоў наша Сонца зробіць сваё апошняе дыханне, адкідваючы пакінутую атмасферу, каб выкрыць мёртвы труп прыблізна ўдвая меншай за цяперашнюю масу і радыус не больш, чым у самой Зямлі; белы карлік. Калі Зямля не паглынецца ў папярэдняй фазе чырвонага гіганта Сонца, яна пакіне мёртвы, абгарэлы свет з такім жа шанцам на жыццё, як і Месяц.

Мільярд гадоў - гэта доўга, але гэта не дылема, якую можна вырашыць за адну ноч. Адным з відавочных рашэнняў было б перанесці нашу гонку да міжзоркавага ўзроўню, спакаваць нашу планету і перайсці да наступнай зорнай сістэмы. Гэтае рашэнне, хоць і эфектыўнае, можа скінуць толькі праславутыя гадзіны суднага дня для новай планеты і яе зорнай зоркі і запатрабуе пераходу на іншую новую зорную сістэму кожныя некалькі мільярдаў гадоў. Не кажучы ўжо пра тое, што перанос цэлай планеты жыцця на іншую планету светлавых гадоў зойме астранамічную колькасць часу і энергіі. У выпадку, калі законы фізікі не дазваляюць тэхналогію хутчэйшага, чым лёгкага, гэта рашэнне можа апынуцца немэтазгодным.

Магчыма, нам не ўдасца пазбегнуць бомбы часовай бомбы нашага ўласнага Сонца ці іншых зорак, але што рабіць, калі ёсць спосаб замарудзіць таймер? Калі мы маглі б падоўжыць жыццё нашага Сонца на мільярды ці нават трыльёны гадоў, мы маглі б не толькі спыніць разбурэнне нашай роднай планеты, але і атрымаць доступ да пастаяннага прытулку, калі мы, як від, разбіваемся і вывучаем Сусвет вакол нас. Калі Зямля - ​​адзіны прыклад жыцця ў нашым Сусвеце, такое рашэнне можа стаць адзіным практычным сродкам захавання кожнай рэліквіі гэтай жыцця на нашай планеце для наступных пакаленняў людзей для вывучэння і назірання. Ці маглі б мы падоўжыць жыццё нашага Сонца? Давайце паглядзім.

Больш паліва!

Газавыя гіганты ў асноўным вадарод! Давайце кінуць іх на сонца!

Калі на Сонцы скончыцца паліва, давайце дадамо яшчэ! У нас ёсць чатыры газавыя гіганты, якія складаюцца ў асноўным з вадароду ў знешняй Сонечнай сістэме, якія на самай справе не робяць нічога карыснага; можа быць, мы можам кінуць іх на сонца, каб атрымаць некалькі лішніх гадоў? Акрамя велізарнай колькасці энергіі, неабходнай для "выкідання" планеты на Сонца, высвятляецца, што гэтая ідэя на самай справе з'яўляецца контрпрадуктыўнай для павелічэння тэрміну яе службы. Хоць кіданне газавых гігантаў на Сонца дасць яму больш гаручага, дадатковая маса павысіць гравітацыйны ціск у Сонцы, прымушаючы яго гарэць крыху больш горача, чым раней. Гэтая новая больш гарачая тэмпература раўнавагі прывядзе да спальвання вадароду з прапарцыйна большай хуткасцю, фактычна скарачаючы тэрмін службы Сонца. Выкідванне ўсіх газавых гігантаў на Сонца (толькі каля 0,14% яго масы) у канчатковым выніку скароціць тэрмін яго службы прыблізна на 30 мільёнаў гадоў. Горш тое, што чым больш масы вы спрабуеце ўкласці, тым карацейшы час жыцця Сонца становіцца ...

Добра ... Менш паліва!

Калі даданне масы памяншае тэрмін службы Сонца, то, магчыма, мы можам падоўжыць яго жыццё, зрабіўшы наадварот: вымаючы масу! Зоркі чырвонага карліка - самы распаўсюджаны тып зорак у космасе, і яны унікальныя дзякуючы дзіўна малым масам і, адпаведна, працягласці жыцця. Паводле ацэнак, у найменшых чырвоных карлікавых зорак працягласць жыцця на 5 трлн гадоў; больш чым у 350 разоў больш, чым сучасны век Сусвету! Калі б мы змаглі знайсці спосаб высмактаць увесь гелій і большую частку вадароду з нашага Сонца, каб ён ледзь быў кваліфікаваны як зорка, то, магчыма, мы маглі б падоўжыць яго тэрмін службы аднолькава доўга. Ніжняя мяжа гэтай працэдуры пакіне наша Сонца пры мізэрных 8% ад яго цяперашняй масы, але тэарэтычна дазволіць яму выжыць на працягу трыльёнаў гадоў.

Сонца ў параўнанні з зоркамі рознай велічыні. Зоркі чырвонага карліка, такія як Воўк 359, могуць мець тэрмін жыцця трыльёнаў гадоў.

Аднак ёсць некалькі праблем з гэтым рашэннем. Перш за ўсё, халоднае, меншае Сонца прымусіць нас перамясціць родную планету бліжэй, каб гарантаваць, што яна застанецца ў зоне пражывання. Пры ўмове, што мы зможам знайсці спосаб зрабіць гэта, пры размяшчэнні нашай планеты так блізка да нашага новага Сонца будзе пагражаць блакаванне прыліву - працэс, пры якім адзін бок планеты заўсёды сутыкаецца з зоркай гаспадара. Гэта з'ява можа пакінуць адзін бок Зямлі як выпаленую пустку, а другі як бясплодную тундру, што можа нанесці шкоду жыцця на Зямлі. Акрамя таго, маленькія зоркі неверагодна магнетычна актыўныя, здымаючы смяротныя сонечныя вывяржэнні на шкалах часу, якія могуць патушыць любое жыццё, якое не прыстасавалася да яго. Калі мы не хацелі патраціць час і энергію, каб справіцца з усімі гэтымі праблемамі, усаджванне Сонца да такога маштабу можа быць не выдатнай ідэяй.

Іншым варыянтам можа стаць сіфон дастатковай масы ад Сонца, каб размясціць Венеру ў заселенай зоне, а потым перанесці там жыццё Зямлі пасля яе пераафармлення. Гэта дазволіла б пазбегнуць прыліўных блакаванняў і смяротных праблем, якія ўзнікаюць у выніку стварэння малюсенькай чырвонай карлікавай зоркі, і, магчыма, значна падаўжае жыццё нашага Сонца. Каб дасягнуць гэтага, нам давядзецца здабываць каля 17% масы Сонца, пакідаючы яго проста ў межах парога зоркі тыпу G. Нават калі б гэта ўдалося зрабіць, гэта толькі падоўжыла б жыццё нашага Сонца прыблізна на 600 мільёнаў гадоў; нядрэнна, але, напэўна, усё ж не варта.

Замяніце гелій Сонца вадародам

Такім чынам, мы не можам дадаць масы, і мы не можам на самай справе выцягваць масу. Аднак можа быць і іншы варыянт. Сонца ўвесь час у сваім ядры злівае вадарод з геліем, павольна гарыць праз крыніцу вадароднага паліва, пакуль аднойчы Сонца будзе складацца амаль выключна з гелія. Менавіта гэта непазбежна прымусіць Сонца разрастацца ў чырвонага гіганта ў далейшым жыцці. І што, калі мы ўзялі на сябе раскол гелію Сонца назад у вадарод, каб ён мог жыць ... бясконца?

Схема зліцця пратон-пратоннай ланцуга, якая дамінуе ў вытворчасці электраэнергіі на Сонцы.

Зліццё ў ядры Сонца кіруецца пратонна-пратоннай ланцугом, у якой 6 атамаў вадароду (пратонаў) праходзяць шэраг этапаў, утвараючы атам гелія-4, які складаецца з 2 пратонаў і 2 нейтронаў і яшчэ 2 "новых" пратона . Не ведаючы крокаў, аказалася б, што ў працэсе губляюцца 2 пратоны, і што замест іх самаадвольна з'явіліся два нейтрона. У рэчаіснасці, аднак, гэтыя нейтроны былі створаны, калі іх бацькоўскія пратоны страцілі тое, што вядома як пазітрон (для гэтых намераў і мэт вы можаце думаць пра пазітрон як пра пратон, які робіць яго станоўчым). Калі б мы падзялілі атам гелія-4 на складнікі, то мы выявілі, што гэтыя нейтроны не ацэньваюць тое, што яны не звязаны. На працягу некалькіх хвілін самотныя нейтроны будуць натуральным чынам распадацца на пратоны і электроны. Гэты працэс дазволіў бы нам пакінуць 6 пратонаў, з якіх мы пачалі. Калі б быў знойдзены спосаб пастаяннага ажыццяўлення гэтага працэсу, гэта дазволіла б Сонцу вечна пратонна-пратоннае зліццё, аддаючы яму бясконцы тэрмін.

Ідэя гучыць у пісьмовай форме лагічна, але ў рэчаіснасці з ёй ёсць адзін фатальны недахоп: энергія. Энергія, выпрацаваная Сонцам пры зліцці вадароду ў сваім ядры гелію, меншая, чым энергія, якая спатрэбіцца, каб раздзяліць тую ж масу гелія назад на вадарод (выгляд відавочны, калі вы думаеце пра гэта, інакш Сонца расшчапіла б гелій, 4 як толькі ён быў створаны). Энергія звязвання гелія-4 прыблізна на 6% перавышае энергію, якую выпрацоўвае пратон-пратонны зліццё, а гэта азначае, што нават калі б мы захапілі ўвесь выход энергіі Сонца са 100% эфектыўным ракавінай Дайсана і выкарыстаем усё гэта энергія на расшчапленне гелія Сонца назад на вадарод, мы заўсёды будзем адставаць ад вытворчасці гелія Сонца. Але такая сістэма дазволіла б нам значна падоўжыць жыццё нашага Сонца, нават калі яно не вызначана. Пры ўмове, што мы не можам набыць іншую крыніцу энергіі, каб папоўніць гэтыя 6%, расшчапленне гелія Сонца на вадарод дазволіць прадоўжыць жыццё нашага Сонца прыблізна да трыльёна гадоў.

Уражанне мастака аб будаўнічым снарадзе Дайсана (Даніэла Фуцэлаар).

Выснова

У канчатковым выніку мы можам падоўжыць жыццё нашага Сонца, але ці варта гэтага? З тэхналагічнага пункту гледжання доўгі час - гэта доўгі час; мы паняцця не маем, якія віды мы будзем мець у такіх часовых межах (пры ўмове, што мы яшчэ побач). Можа апынуцца, што перавагі такой працэдуры не будуць каштаваць вялікіх намаганняў, неабходных, каб зрабіць гэта магчымым, і што міжзоркавыя падарожжы сапраўды больш практычныя для захавання жыцця на Зямлі. Зноў жа, можна лічыць марнатраўным не спрабаваць падоўжыць жыццё нашага Сонца, калі альтэрнатывай будзе проста пераскокваць з адной сонечнай сістэмы на наступную, кожны раз, калі наша новая зорка гаспадара ўжо памрэ. Як і пра ўсё, што звязана з будучыняй нашага віду, пакажа толькі час.

Як гонка, мы ўверх. Мы змагаемся з праблемамі даследавання сусвету вакол нас любымі неабходнымі спосабамі, спадзяемся ўзяць гэты голад на адкрыццё з намі да зорак. Калі мы развіваемся з нашай роднай планеты і ў галактыку, мы можам выявіць, што мы больш у адзіноце, чым мы спадзяваліся. Калі гэта сапраўды так, неабходна захаваць дадатковую асцярожнасць, каб захаваць цудоўны асобнік жыцця ў космасе, які з'яўляецца планетай Зямля. Аднак гэта дасягнута, жыццё на Зямлі павінна забяспечыць магчымасць перажыць нават жыццё самых маленькіх, найбольш пастаянна гарэлых зорак. Хоць наша ўласнае Сонца ў канчатковым выніку скончыцца і памірае, будзем спадзявацца, што настойлівасць і імкненне чалавецтва да даследавання невядомага ніколі не залежаць, як бы мы ні рашылі ім займацца.