Ничто не вечно — ни слабый дождь, ни планета, на которой мы живём. Когда-нибудь наше Солнце погибнет, и с точки зрения апокалипсиса это будет действительно катастрофа, независимо от того, где вы находитесь. К счастью, это событие произойдёт не скоро. Так что пока волноваться не стоит — это проблема для кого-то другого в далёком будущем.
Важно отметить, что большинство сценариев конца света остаются гипотетическими. Ядерная война, изменение климата, зомби-апокалипсис — всё это возможно, но не гарантировано. А вот смерть Солнца — абсолютная неизбежность.
Итак, раз уж мы точно знаем, что это случится, и, возможно, вы устали от чрезмерного оптимизма, давайте рассмотрим, что произойдёт, когда Солнце умрёт. А также — чего могут ожидать те, кому «повезёт» оказаться на Земле в этот момент.
Когда это произойдёт?
Солнце примерно на 92% состоит из водорода. Именно водород участвует в непрерывной термоядерной реакции, обеспечивая выработку энергии. В ядре температура достигает около 15 миллионов °C, а давление столь велико, что водород превращается в гелий.
По массе Солнце примерно в 330 000 раз превышает Землю. Массу звезды в фунтах можно выразить числом с 30 нулями после 4,4. Это невероятно много.
Солнце погибнет тогда, когда весь водород в его ядре закончится. В целом, это произойдёт примерно через 5 миллиардов лет. Сейчас Солнцу около 4,5 миллиарда лет, так что оно даже не достигло «среднего возраста».
На этом этапе вы можете подумать: «О нет, надо отметить это в календаре через 5 миллиардов лет!» Однако не стоит переживать раньше времени — к этому моменту просто закончится водород. После этого останется ещё 2–3 миллиарда лет, прежде чем Солнце окончательно угаснет.
Наше Солнце относится к типу жёлтых карликов (или G-звёзд главной последовательности). Все звёзды примерно такого же размера и с аналогичными процессами относятся к этому классу. Однако по мере исчерпания водорода Солнце перейдёт в стадию красного гиганта. Это будет весьма хаотичное явление — как для самой звезды, так и для всей Солнечной системы.
И даже тогда это ещё будет не конец: финальная стадия жизни Солнца — это белый карлик.
Как именно умирает Солнце?
Как уже упоминалось, через 4–5 миллиардов лет Солнце израсходует весь свой «топливный» запас. В его ядре останется только гелий. Однако наша звезда не обладает достаточным давлением и температурой, чтобы начать сжигать гелий.
В настоящее время гравитация постоянно сжимает ядро, но при этом термоядерный синтез водорода производит энергию, которая выталкивает вещество наружу. Это создаёт баланс. Однако гелий в этой реакции — побочный продукт, своего рода космический «мусор». Солнце не может его использовать.
Здесь, в условиях Земли, отработанное ядерное топливо можно захоронить. А Солнце вынуждено «хранить» гелий в себе. Со временем это становится проблемой. Когда водород в ядре заканчивается, на первый план выходит гравитация. Ядро сжимается, становится всё плотнее и заполняется гелием. Водород начинает гореть не в центре, а в оболочке вокруг ядра. Это и приводит к превращению Солнца в красного гиганта.
Если вы не знаете, что такое красный гигант, то из самого названия уже можно догадаться, что это объект значительно большего размера. Когда сжатое гравитацией ядро уже не сможет удерживать водород, он начнёт сжигаться в более внешних слоях. Это приведёт к расширению звезды. Именно этот процесс делает её «гигантом». Размер Солнца увеличится настолько, что оно может достичь орбиты Марса.
Что произойдёт потом?
После того как Солнце станет красным гигантом и расширится до максимального размера, начнётся финальный этап его жизни. Оно будет сжигать оставшееся топливо, пока не превратится в белого карлика. Это — финальная стадия жизни большинства звёзд среднего размера. Вся энергия будет исчерпана, и термоядерные реакции прекратятся.
Ранее учёные считали, что Солнце останется в таком виде навсегда — холодным, забытым комком вещества в космосе. Однако современные компьютерные модели показывают, что значительная часть солнечного вещества будет выброшена в открытое пространство. Это вещество — газы и пыль — может составлять до половины всей массы звезды.
Так образуется туманность — облако вещества, которое светится от оставшегося жара ядра. Если вы когда-нибудь видели красивые фото туманностей, то знаете, как они выглядят. На самом деле это — останки некогда яркой звезды.
Правда, с точки зрения космоса, такие туманности живут недолго. Туманность, оставшаяся от Солнца, может просуществовать всего около 10 000 лет.
Может ли Солнце превратиться в чёрную дыру?
Некоторые звёзды действительно превращаются в чёрные дыры. Это происходит, когда умирает звезда, масса которой намного превышает солнечную. Такие звёзды тоже сжигают топливо, их ядро сжимается, а затем происходит взрыв — и звезда схлопывается в чёрную дыру. Гравитация в ней настолько мощная, что даже свет не может вырваться наружу.
Однако для этого нужна масса хотя бы в 8–10 раз больше солнечной. Наша звезда — довольно маленькая по космическим меркам.
Солнце недостаточно велико, чтобы стать чёрной дырой. Оно даже не способно на взрыв сверхновой или превращение в нейтронную звезду. Хотя конец всё равно будет мрачным, он пройдёт без столь экстремальных эффектов. Так что — нет, чёрной дыры не будет.
Может ли Земля выжить?
На данный момент мы не можем точно сказать, как будет выглядеть Солнце в своей финальной стадии. Однако, исходя из его плотности, состава и других характеристик, модели предсказывают, что красный гигант поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю.
Если вы каким-то чудом собираетесь дожить до тех времён, то стоит готовиться заранее. Потому что задолго до этого, примерно через 500 миллионов лет, Земля может стать непригодной для жизни. Некоторые прогнозы утверждают, что у нас есть около полумиллиарда лет, прежде чем солнечное тепло начнёт испарять океаны. Тогда Земля превратится в парниковую пустыню.
Солнце уже становится ярче. С тех пор как оно сформировалось, его светимость увеличилась примерно на 30%. Процесс медленный, но неумолимый.
Если через миллиард лет светимость увеличится ещё на 10%, уровень CO₂ может упасть так сильно, что растения перестанут выживать. Это приведёт к гибели большинства форм жизни.
С другой стороны, некоторые учёные считают, что уровень CO₂ не так сильно зависит от температуры, как предполагалось ранее. В таком случае растения смогут выжить ещё примерно 600 миллионов лет. Однако затем наступит так называемый «влажный парниковый переход». Атмосфера станет настолько насыщенной влагой, что растения не смогут существовать. Это приведёт к полному вымиранию жизни.
В любом случае, атмосфера Земли не сможет выдержать силу Солнца и будет разрушена. Земля станет похожа на Венеру — горячей, мёртвой планетой с воздухом, насыщенным углекислым газом.
Если Земля не будет поглощена полностью, она окажется настолько близко к новому Солнцу, что поверхность будет уничтожена. Всё — от коры до мантии — расплавится, останется только железное ядро.
Интересный факт: внешние планеты, вроде Плутона, могут на время попасть в обитаемую зону. Возможно, на их поверхности даже появится жидкая вода. Хотя это будет слишком кратковременно, чтобы возникла жизнь.
В любом случае Земля не переживёт свою звезду. Такова судьба всех планет, зависящих от умирающего Солнца.
Можно ли предотвратить конец Солнца?
Допустим, человечество выживет ещё миллиард лет. Солнце становится всё ярче, температура растёт. Можно ли как-то спасти и себя, и звезду?
Фильм «Пекло» (2007) предлагал идею: отправить космическую миссию, чтобы взорвать ядерную бомбу в недрах Солнца. На практике это невозможно. Но у нас есть миллиард лет, чтобы придумать что-то лучше. И технологии за это время могут шагнуть далеко вперёд.
Уже рассматривались гипотетические способы продлить жизнь Солнца. Один из вариантов — удалить избыток гелия или добавить водород. Но почти весь водород в Солнечной системе уже находится внутри Солнца. Так что найти запасы будет сложно.
Некоторые предлагали «перемешать» солнечные слои. Ведь внешние слои звезды тоже содержат водород. Если каким-то образом смешать ядро и внешние слои, можно повысить доступность топлива. Однако это потребует технологий, которые сегодня мы даже не можем себе представить.
Наконец, самый реальный способ спастись — переселиться на другие планеты или звёзды. Мы можем начать колонизацию ближайших систем, используя прогресс в космических технологиях. Так человечество сможет пережить смерть Солнца, хоть и потеряет свой родной дом.
Выводы
1. Солнце умрёт примерно через 5 миллиардов лет, когда исчерпает запасы водорода в ядре.
2. В момент смерти оно превратится в красного гиганта и сильно расширится, поглощая близлежащие планеты.
3. После этого Солнце сожмётся до белого карлика и выбросит большую часть вещества, образовав туманность.
4. Земля скорее всего погибнет либо будет поглощена Солнцем, либо превратится в безжизненную планету.
5. Превращение Солнца в чёрную дыру невозможно из-за недостаточной массы.
6. Текущие технологии не позволяют продлить жизнь Солнца, но у человечества есть время на освоение других миров.
Таким образом, хотя смерть Солнца — неизбежна, у нас ещё есть миллиарды лет, чтобы подготовиться к этому и, возможно, найти новые пути для продолжения жизни вне нашей родной системы.
