Учёные рассказали, как и когда погибнет Солнечная система
Солнечная система неизбежно погибнет, заявляют учёные.
Иллюстрация NASA.
Через несколько миллиардов лет Солнце превратится в белый карлик, окружённый туманностью из выброшенного вещества.
Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.
Астрономы рассчитали, когда разрушится Солнечная система. Оказалось, что до этого печального события ещё 30 миллиардов лет. (Впрочем, наша планета погибнет гораздо раньше.)
Сценарий грядущей катастрофы изложен в научной статье, опубликованной в издании Astronomical Journal.
Когда Солнца не станет
Солнечной системе около 4,5 миллиарда лет отроду (к слову, жизнь на Земле ненамного младше). Однако ничто не вечно не только под Луной, но и вообще во Вселенной.
Солнце постепенно увеличивает яркость, и уже через 1,1 миллиарда лет наша планета станет слишком жаркой для жизни. А примерно в пятимиллиардном году нашей эры светило превратится в красный гигант. Оно сильно раздуется, буквально проглотив Меркурий, Венеру и Землю.
В качестве красного гиганта Солнце просуществует ещё около миллиарда лет. Всё это время внешние слои звезды будут постепенно улетучиваться в космос. Таким образом она потеряет примерно половину нынешней массы.
К этому времени термоядерное топливо полностью закончится, и Солнце станет белым карликом. В нём уже не будет происходить никаких термоядерных реакций, так что светило будет постепенно остывать.
Через десять миллиардов лет после превращения нашей звезды в белый карлик она остынет настолько, что перестанет излучать свет (хотя ещё долго будет испускать инфракрасное излучение). Таково будущее Солнца.
Время покидать гнездо
Но что же станет с планетами? Ответ на этот вопрос и искали авторы нового исследования.
Они сосредоточились на будущем гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Меркурий, Венера и Земля, напомним, погибнут ещё на стадии превращения Солнца в красный гигант. Марс выживет, но авторы пренебрегли им. Дело в том, что гравитация Красной планеты, которая вдесятеро легче Земли, не окажет никакого влияния на судьбу соседей по Солнечной системе.
Итак, что же произойдёт с планетами-гигантами? После того как Солнце потеряет половину массы, их орбиты станут более широкими. При этом Юпитер и Сатурн попадут в так называемый резонанс 5:2. То есть Юпитер будет совершать пять оборотов вокруг остывающей звезды, пока Сатурн делает два. Из-за этого две планеты будут регулярно проходить на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга и сильно влиять друг на друга своей гравитацией.
Такая конфигурация уязвима перед тяготением пролетающих мимо Солнечной системы звёзд. Под влиянием таких рандеву новые орбиты через некоторое время потеряют устойчивость. Впрочем, «некоторое время» займёт около 30 миллиардов лет (это примерно два текущих возраста Вселенной).
Из-за наступившей нестабильности в последующие 10 миллиардов лет Солнечную систему покинут все планеты-гиганты, кроме одной (какая именно выживет – дело случая). Они превратятся в миры-изгои, летящие сквозь Галактику.
Осиротевший гигант будет обращаться вокруг несветящегося Солнца ещё примерно 50 миллиардов лет. После этого к остаткам Солнечной системы необычно близко подойдёт соседняя звезда, отправив в путешествие без возврата и последнюю планету из «большой четвёрки».
Если к тому времени что-нибудь случится и с Марсом, то на этом существование Солнечной системы можно будет считать окончательно завершённым.
Разумеется, человечество вряд ли застанет все эти печальные события. Ведь типичный срок существования биологического вида составляет от одного до десяти миллионов лет. За это время вид либо вымирает, либо настолько эволюционирует, что его приходится считать уже другим видом.
Если же через миллиарды лет в Солнечной системе всё ещё будет существовать некий разум, то вряд ли мы сейчас можем представить себе его могущество. Возможно, угасание светила и разлёт планет не станет для него такой уж неразрешимой проблемой.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали об искусственном интеллекте, предсказывающем планетным системам жизнь или смерть. Писали мы и о том, что Солнечная система могла образоваться удивительно быстро.
Источник
Ученые: Солнце может поглотить Землю через 5 млрд лет
Через пять миллиардов лет Солнце станет красным гигантом и, возможно, поглотит Землю
Астрономам удалось зафиксировать некоторые свидетельства того, что звезда поглотила одну из планет в своей системе. Такая же судьба может ждать и Землю через миллиарды лет, считают ученые.
Группа астрономов обнаружила необычные изменения в химическом составе красной звезды, свидетельствующие о том, что одна из планет была недавно поглощена звездой.
Ученые также полагают, что некоторые планеты переместились на другие орбиты из-за процесса исчезновения соседней планеты.
Результаты исследования астрономов были опубликованы в научном журнале Astrophysical Journal Letters.
Открытие было сделано группой ученых из США, Испании и Польши во время изучения звезды BD+48 740 — одной из тех, которые называют красными гигантами. Красные гиганты – это старые звезды, в ядре которых уже закончилось горение водорода. Предположительно, Солнце станет красным гигантом примерно через 5 млрд лет.
Исследования проводились с помощью телескопа Hobby Eberly в обсерватории американского штата Техас.
Красные гиганты
Когда звезда превращается в красного гиганта, температура на ее поверхности начинает расти, сама звезда увеличивается в размерах, а это означает, что планеты, расположенные на ближайших к звезде орбитах, неминуемо должны погибнуть.
«Похожая судьба может ждать и планеты Солнечной системы через пять миллиардов лет, когда Солнце превратится в красную звезду, начнет расширяться и поглотит Землю», — говорит профессор университета Пенсильвании Александр Вольшчан.
О том, что звезда поглотила планету, позволяет судить особый химический состав звезды.
Спектроскопический анализ звезды BD+48 740 показал необычно высокий уровень содержания лития — очень редкого элемента, который, как считается, появился в результате Большого взрыва 14 млрд лет назад.
Попадая в поле звезды, литий очень быстро исчезает, поэтому наличие этого элемента в химическом составе старой звезды очень нехарактерно.
«Теоретики определили, что за исключением Большого взрыва, есть всего несколько обстоятельств, которыми можно объяснить такое явление», — говорит профессор Вольшчан.
«В случае с BD+48 740 наличие высокого уровня лития в химическом составе звезды можно объяснить поглощением одной из планет», — говорит ученый.
Необычная орбита
Еще одно свидетельство в пользу этого предположения – сильно вытянутая, необычной эллиптической формы орбита новой планеты, обнаруженной в системе красного гиганта. При этом новая планета как минимум в 1,6 раз массивнее Юпитера.
Один из исследователей из университета имени Коперника в Польше Анджей Неджелски говорит, что такие орбиты редко встречаются даже в системах красных гигантов.
«По правде говоря, орбита планеты в системе BD+48 740 – самая вытянутая из всех нам известных», — добавляет ученый.
Такая необычная форма орбиты объясняется гравитационным взаимодействием планет.
Астрономы предполагают, что процесс поглощения звездой одной из планет мог сопровождаться выбросом энергии, которая повлияла на форму орбиты большой планеты.
«Поймать момент, когда планета поглощается звездой, — практически нереальная задача из-за скорости этого процесса, однако свидетельства этого события могут быть обнаружены с помощью анализа химического состава звезды», — говорит Эва Виллавер из Автономного университета Мадрида.
«Мы заметили, что у большой планеты, обнаруженной в системе красного гиганта, сильно вытянутая орбита. Это может быть одним из свидетельств того, что звезда недавно поглотила одну из планет», — говорит астроном.
Источник
Что случится с Солнцем через миллиарды лет?
Все мы знаем, что Солнце — это звезда класса «жёлтый карлик». Она находится от нас в 150 миллионах километров и обеспечивает Землю, да и вообще все тела в Солнечной Системе энергией. Всего за год наша звезда выбрасывает в космос около 3,8*10^34 Дж энергии (всего 0.00002% от этого достаётся Земле и хватает для её обогрева) , теряя при этом 4.3 миллиона тонн. Логично, что когда-нибудь оно закончится, так?
Да, и этот процесс будет очень красивым. Жалко, что мы его не увидим. Солнце светится и выбрасывает такое большое количество энергии, потому что это огромный термоядерный реактор — в центре звезды проходят реакции по превращению водорода в гелий с выбросом огромного количества энергии. И когда водород закончится, то в термоядерные реакции вступит гелий — именно на этой стадии Солнце превратится в красный гигант. Это произойдёт приблизительно через 5 миллиардов лет
Размеры такого Солнца будут в 200 раз превышать нынешние. Меркурий и Венера будут попросту поглощены им, а Земля окажется так же близко, как и сегодня Меркурий находится близко к Солнцу. Наивно думать, что жизнь на ней останется — скорее всего, она исчезнет ещё задолго до превращения Солнца в красного гиганта. Каждый миллиард лет наша звезда увеличивает яркость на 10%, и уже через 2-3 миллиарда вся вода на Земле испарится. А если нет воды — то нет и жизни.
Какие изменения ждут Солнечную Систему ?
Во-первых, наша звезда уже не будет такой горячей, как сейчас (всего 2-3 тысячи Кельвинов против 5-9 тысяч). Из-за этого уменьшится нагрев планет. И хотя количество получаемой энергии снизится, из-за увеличенного размера Солнца могут образоваться условия для формирования жизни на Марсе, Юпитере и Сатурне. Сейчас это холодные планеты, но пройдёт время, и они нагреются. Марс может стать тёплой Землёй, и там, возможно, появится жизнь.
Также уменьшится гравитация Солнца — из-за потери массы (хоть звезда и увеличится, не забываем, что она теряет массу каждую секунду, и эти процессы только усилятся). Из-за этого орбиты планет могут поменяться, отодвинуться от звезды.
Но чего точно не останется — так это пояса астероидов между Юпитером и Марсом. Они остаются в «подвешенном» состоянии, вращаясь между Солнцем и Юпитером, но когда гравитация Солнца уменьшится, то большинство астероидов притянет либо к нему, либо к Юпитеру. Остальные же попросту «вышвырнет» из Солнечной Системы гравитацией.
Красным гигантом Солнце пробудет сравнительно недолго — около 100 миллионов лет, именно тогда закончится гелий. А что же будет сжигаться дальше? Всё остальное — углерод, металлы, азот, кислород и т.д.
Солнце после красного гиганта
На этом этапе Солнце сожмётся до размеров в 100 раз меньше, чем при нынешних. Она станет белым карликом — очень плотной и маленькой звездой. Также на стадии сжатия часть Солнца отделится и сформирует ионизированное облако газа (то есть это вещество в состоянии плазмы) размером в несколько солнечных. В итоге получится планетарная туманность:
Через ещё десятки миллиардов лет у Солнца не останется достаточной энергии для удерживания вокруг себя газового облака, и оно улетучится в космос. В конце останется одна маленькая звезда, которая будет медленно угасать до конца своих дней.
Кстати, через 5 миллиардов лет будет ещё одно интересное событие — закончится начавшееся 2 миллиарда лет ранее слияние Млечного пути и соседней галактики Андромеды. В результате получится новая галактика Млекомеда. Есть предположение, что нашу Солнечную Систему попросту выкинут из новой галактики в результате гравитационного манёвра. К сожалению, мы этого уже не узнаем.
Есть ли шанс выжить у человечества? Скорее всего, к тому времени люди полностью исчезнут как вид, ведь мы существуем всего 3 миллиона лет. За 1 тысячу лет наши технологии преобразились от копий и луков до космических кораблей. Можете ли представить, что произойдёт с нами хотя бы за миллион лет? А за миллиард? Быть может, будущие люди будут наблюдать за этим событием, покорив всю галактику или даже вылетев в соседние.
Если понравилась эта статья, то ставь палец вверх и подписывайся на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое. Читай меня в телеграме ( Будни Учёного 2.0 ) и в Яндекс.Дзене ( Мир науки )!
Источник
Это конец
Какие концы света грядут и каких из них не миновать
Léon Comerre. The Flood, 1911 / Nantes Museum of Arts
Жить на Земле так спокойно и легко, как сейчас, человек едва ли сможет всегда: даже если не случится мировой войны, то природа все сделает сама. Современные климатические, геологические и космологические модели говорят, что конец света неизбежен: глобальное потепление, смерть Солнца, шальные астероиды. И если с последним еще может повезти, то гибель нашей звезды уж точно не остановить, не говоря уже об остывании галактик и тепловой смерти Вселенной. Умирать не хочется — ни сейчас, ни через тысячу лет, ни даже через сотни миллиардов. Сможет ли человечество, хотя бы теоретически, предотвратить концы света — или от них сбежать? Мы выделили три сценария апокалипсиса разных масштабов и спросили у ученых, как с ними быть.
Первый апокалипсис. Смерть Земли
Как это: условия на планете становятся абсолютно непригодны для жизни человека.
Когда наступит: завтра — через 10 9 лет.
Можно ли предотвратить: да.
Можно ли пережить: да.
Современный человек — очень чувствительное существо, и диапазон условий, в которых он может нормально функционировать, довольно узок. Температура, давление, состав и плотность атмосферы, магнитное поле, количество доступной пресной воды — все эти показатели не должны выходить за пределы нужной области значений.
Катастрофическое для нашего вида изменение условий на Земле — самый осязаемый и самый понятный нам сейчас потенциальный конец света. Поэтому и возможных его вариаций мы себе можем представить довольно много. Это может быть извержение супервулкана, столкновение с астероидом, заметное повышение солнечной активности, критическое повышение уровня океана или учащение засух. Не стоит забывать и про движение литосферных плит, переворот магнитных полюсов или изменение состава атмосферы. Наша планета совсем не так стабильна, как может показаться.
Нельзя исключать и возможных антропогенных апокалипсисов. Сегодня человечество старается следить за уровнем атмосферных выбросов и снижает уровень ядерного вооружения — наши успехи в этом фиксируют Часы Судного дня, стрелки которых с 2020 года как никогда близки к «полуночи» (в 2021 их просто оставили на месте). В прошлом Часы уже двигались вспять, но что будет, скажем, через десять тысяч лет, сейчас предсказать невозможно.
Что происходит
Временной разброс у этого конца света довольно широкий: может случиться завтра, а может — лишь когда Земля покинет зону обитаемости в Солнечной системе (тогда нам будет уже не до климата). Точность современных моделей и неопределенность условий на Земле пока не позволяют нам точно предсказать, когда может случиться та или иная катастрофа, но по крайней мере мы можем примерно очертить их разнообразие и опасность.
Ближайшая из возможных катастроф, вписывающихся в такой сценарий, — извержение супервулкана. Из других геологических факторов опасность представляет разве что инверсия магнитных полюсов — даже за последние пять миллионов лет такой переворот происходил больше десяти раз. Последний раз северный и южный магнитные полюса менялись местами примерно 780 тысяч лет назад, то есть еще до появления человека. Поэтому сложно предсказать, как мы перенесем такое событие.
Как двигался северный магнитный полюс в 1965-2020 годах
Остальные геологические процессы достаточно медленные, чтобы человек успел адаптироваться к изменениям.
Валерий Трубицын, главный научный сотрудник Института физики Земли РАН: [С точки зрения геологии] самую большую опасность представляет вулкан Йеллоустоун. Его самые сильные извержения были 2100, 1300 и 650 тысяч лет назад — то есть с интервалом около 650 тысяч лет. Сейчас как раз прошло 650 тысяч лет с последнего извержения, и пришло время для нового. Но точно предсказать момент извержения невозможно: он равновероятен в течение тысячи лет, начиная с ближайшего десятилетия. По силе это извержение может быть сравнимо с извержением вулкана Тоба на Суматре 74 тысячи лет назад. Тогда [в атмосферу] было выброшено около тысячи кубических километров вещества, и по оценкам на планете выжило всего несколько тысяч человек.
[Что касается других возможных причин, то] перестройки движения больших литосферных плит, особенно континентальных, очень медленны (это сотни миллионов лет) и вряд ли опасны, а вот опасность переворота магнитных полюсов очень высокая. Время, когда это может произойти, пока непредсказуемо, но последствия могут быть максимально серьезными, вплоть до умирания части человечества.
Другой возможный вариант — не внезапное, а медленное (но настолько же неотвратимое) изменение климата в результате естественных или антропогенных причин. Критических для человечества последствий у этих изменений может быть немало: значительное увеличение средней температуры атмосферы и океана, затопление городов на побережье из-за повышения уровня моря, учащение тайфунов, удлинение продолжительности «волн жары» (подробнее о том, как уже меняются условия в России, читайте в материале «Кому на Руси климатически комфортно»). Но скорее всего, к медленным изменениям человек успеет приспособиться.
Александр Чернокульский, старший научный сотрудник Института физики атмосферы РАН: [С точки зрения климатических изменений,] основными негативными факторами являются рост уровня океана (под водой человек пока жить не научился) и учащение аномально жарких режимов, при которых перестает работать терморегуляция человеческого организма. Но есть и другие негативные факторы, например, длительные засухи и лесные пожары в районах со средиземноморским климатом, учащение особенно интенсивных тропических ураганов и тайфунов, учащение ливневых осадков и шкваловых событий, таяние «вечной мерзлоты» и т.д. Но в принципе, таких изменений, при которых жить человеку будет невозможно во всех регионах Земли, не ожидается.
Из-за ограничений по вычислительными мощностями расчеты изменений климата в подавляющем случае заканчиваются в конце XXI века, и до этого момента катастрофических глобальных изменений не произойдет. Однако на региональном/локальном уровне климатические изменения, которые приводят к неблагоприятным для человека последствиям, уже происходят.
Еще один сценарий описывает фильм «Армагеддон». К Земле приближается огромный астероид, столкновение с которым неизбежно приведет к гибели человечества. Именно такое столкновение, вероятнее всего, привело к массовому вымиранию динозавров на границе мела и палеогена. А всего на Земле обнаружены четыре ударных кратера диаметром более 100 километров, образованные подобными «большими» ударами: кроме кратера Чикшулуб, который остался после «убийцы динозавров», это кратеры Вредефорт, Попигай и Садбери. Немного успокаивает не только то, что такие события очень редки, но и что мы можем их довольно точно предсказывать.
Крупнейшие ударные кратеры на поверхности Земли
Валерий Шувалов, заведующий лабораторией математического моделирования геофизических процессов Института динамики геосфер РАН: Крупные астероиды, такие как погубивший динозавров, сталкиваются с Землей примерно раз в 100 миллионов лет. Почти все астероиды такого размера известны, и их траектории могут быть рассчитаны с хорошей точностью. Столкновение может быть предсказано за десятки лет, может быть даже больше. С этой точки зрения сценарий «Армагеддона» вероятен. Однако еще есть внегалактические тела, которые появляются более неожиданно. Их можно обнаружить [всего лишь] за дни или месяцы до возможного удара. Зато один даже очень болшой астероид точно не уничтожит нашу планету. Даже гипотетическое столкновение с Тейей — планетой размером с Марс — которое по одной из гипотез привело к образованию Луны, не уничтожило Землю.
Зато смерти от солнечных вспышек, скорее всего, можно не опасаться. Судя по имеющимся на сегодня данным, их мощности не хватит, чтобы как-то заметно повлиять на жизнь человека на Земле (о сильнейших из известных вспышек читайте в материале «События Мияке»).
Сергей Богачев, главный научный сотрудник лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН: Конец света в привязке к солнечной активности пока выглядит довольно надуманным, хотя и входит в число очень распространенных страшилок.
Те вспышки, которые мы наблюдаем, неспособны пробить своей жесткой радиацией атмосферу Земли с очень большим запасом. Вероятность вспышки-гиганта можно прикинуть по тем вспышкам, которые мы видим. Эти вспышки примерно распределены по степенному закону: в 10 раз более мощные вспышки происходят в 10 раз реже. Если это закон соблюдается, то раз в 100 лет на Солнце должна происходить вспышка в 10 раз более крупная, чем известные нам рекордные события, раз в 1000 лет — в 100 раз более крупная, а раз в 10 тысяч лет — в 1000 раз более крупная. Такое событие уже могло бы своей радиацией достичь земной поверхности.
Но корректно ли строить такие расчеты — непонятно. Возможно, это все равно что изучать разброс размеров муравьев и оценивать вероятность рождения муравья размером со слона. Никаких экспериментальных свидетельств событий такой мощности в прошлом пока не существует. Скорее в этом контексте опасаться следует взрывов звезд, расположенных или пролетающих рядом.
Как его предотвратить
Как планете, Земле в ближайший миллиард вроде бы ничто не угрожает: она все так же будет вращаться вокруг Солнца и находиться при этом на достаточном от него расстоянии. Поэтому если «климатического» конца света удастся избежать — мы еще надолго в безопасности.
Конечно, далеко не все тут зависит от человека: едва ли в ближайшую тысячу лет человек научится управлять плазмой Солнца или как-то воздействовать на геологическую эволюцию самой Земли. Но в силах человека или скомпенсировать, или защититься от потенциально смертоносного влияния. Искусственные землетрясения и методы геоинженерии — уже обозримое будущее. Корректировка состава атмосферы, генерация пресной воды или экраны, защищающие от солнечной радиации, — чуть подальше, но тоже уже не выглядят фантастикой. Технологический прогресс непреклонен, но следить за собой человеку все равно придется: вредные для атмосферы выбросы и ядерная война на пользу климату точно не пойдут. Но если все эти условия будут выполняться, то жизнь на Земле продолжится.
Александр Чернокульский: С одной стороны, человек может адаптироваться — посчитать честно все негативные последствия, которые несет изменение климата, и внедрять различные практики по минимизации этих последствий. Например, волна жары в Европе в 2003 году унесла жизни около 70 тысяч человек, из них почти 15 тысяч во Франции. Но во время более сильных волн жары 2018 и 2019 годов погибло уже менее 1000 человек: европейцы усилили информированность населения, оснастили кондиционерами многие социальные объекты, создали зеленую и водную инфраструктуру и так далее.
С другой стороны, люди могут снижать свою нагрузку на климатическую систему (чтобы минимизировать дальнейшее потепление): для этого надо декарбонизировать экономику — уходить от углеводородного топлива и переходить на другие источники энергии, в первую очередь возобновляемые, снижать энергопотребление, потери энергии и тепла, менять практики в сельском и лесном хозяйстве. Также ученые разрабатывают методики улавливания углерода из атмосферы (в том числе прямого) — так называемый «углеродный геоинжиниринг», но пока эти технологии дороги и далеки от нужных масштабов. Есть и футуристические предположения о создании аэрозольного экрана в стратосфере, разворачивания зеркала в космосе, или направленного воздействия на облака с целью снижения количества тепла, которое приходит от Солнца. Но это все же лекарство не от болезни, а от симптомов.
Как его пережить
При выполнении условий из предыдущего пункта можно вообще обойтись без этого. Но за миллион лет может произойти многое. Возможно, в какой-то момент предотвращать совсем экстремальные изменения станет либо нецелесообразно, либо просто невозможно. Тогда придется задуматься о терраформировании Луны, Марса и Венеры, о создании и запуске искусственных космических станций. При этом естественная биологическая эволюция человека, скорее всего, не спасет: даже если изменения климата будут довольно медленными, то адаптироваться к ним человечество будет не с помощью медленного и случайного естественного отбора, а только благодаря техническому прогрессу.
Александр Марков, заведующий кафедрой эволюционной биологии МГУ: Человек, в отличие от очень многих других животных, к климатическим изменениям уже давно практически не приспосабливается за счет биологической эволюции. Мы приспосабливаемся с помощью культуры. И человек далеко превзошел всех млекопитающих по способности адаптироваться к самому разному климату.
Естественный отбор в этом плане действует на нас гораздо слабее. Потому что если у вас есть теплая одежда и ваша популяция живет в прохладном климате, то отбор на холодоустойчивость либо совсем, либо почти не будет работать.
Такие процессы — даже в случае быстрого и сильного отбора — занимают несколько тысяч лет, чтобы в популяции стали заметны морфологические изменения.
Насколько это сложно
Здесь и сейчас ни один из тех методов, которые потенциально могут понадобиться для спасения Земли, по тем или иным причинам недоступен. Но для некоторых из них уже не только сформулированы идеи и базовые принципы, но даже разработаны технологии. Например, методы солнечной геоинженерии можно внедрять уже сейчас (о них читайте в материале «Я тучи разведу руками»). Эти технологии реализуемы — просто пока не проработаны схемы запуска и не до конца ясны их последствия. Для многих технологий, связанных с управлением климата на планете, прорывы ожидаются в самом ближайшем будущем.
Александр Чернокульский: Что касается технологий по адаптации, то в них нет ничего нового, это чаще всего даже не технологические решения, а управленческие — на уровне координаций различных ведомств. Дамбы люди тоже уже научились строить, да и помещения кондиционировать. Возможно, в странах Ближнего Востока в ближайшем будущем появятся какие-нибудь стеклянные купола, где можно будет находиться даже в экстремально жаркую погоду. Очень далеко шагнули и технологии по электрогенерации, передаче и сохранению энергии, полученной с помощью возобновляемых источников энергии — Солнца и ветра. У генераторов энергии уже достаточно высокий КПД и низкая стоимость. По-видимому, в ближайшее время ожидается бум водородного топлива.
Проблема в том, что только этих технологий не хватит для удержания температуры в комфортных пределах. Нужны технологии по улавливанию углерода из атмосферы: здесь пока работают простые практики по выращиванию леса. Есть предложения по производству древесного угля, который потом можно добавлять в почву в качестве удобрения, но его производство завязано на пиролизе, у которого достаточно высокие требования к ресурсам. Прямые технологии по улавливанию углерода, основанные на различных химических реакциях, пока очень дороги и не масштабируются на нужные объемы (нужно улавливать порядка 10 гигатонн СО2 в год, а сейчас улавливают порядка килотонны). Здесь, конечно, ожидается технологический прорыв.
Что касается технологий солнечной геоинженерии, то в принципе они развиты для того, чтобы их начать внедрять. Но как раз здесь, учитывая возможные негативные последствия, на первый план выходит политика.
Сделать защитный экран от опасного излучения во время максимальных вспышек на солнце — пока нельзя, но возможные принципы его работы вполне понятны. В зависимости от типа излучения, от которого мы будем защищаться, таким экраном может быть, например, магнитное поле вокруг планеты, или газ или взвесь частиц в атмосфере, поглощающих в нужном диапазоне частот.
По прогнозам геологов, в течение сотни лет, вероятно, научатся предсказывать землетрясения, а закачивая под землю воду (например с помощью гидроразрыва пластов) можно будет генерировать искусственные микроземлетрясения. Правда, поможет ли это как-то справиться с геологическими катастрофами — непонятно. Управление траекториями астероидов — тоже не запредельная фантастика, хотя пока теории для этого существуют только на уровне идей.
Валерий Шувалов: Траектории астероидов размером более километра мы можем предсказывать на сотни лет вперед (за исключением внегалактических объектов). Но вот технологии изменения траекторий существуют пока на уровне идей и грубых оценок. Серьезной теории нет, до практической реализации далеко. Если бы в ближайшие годы наступила опасность столкновения, человечество было бы бессильно.
Похоже, что сегодня и даже в течение ближайшей сотни лет мы вряд ли переживем внезапное извержение супервулкана или падение на Землю крупного астероида. Но все-таки оснований для оптимизма намного больше: большинство идей, нужных человеку для спасения, уже сформулировано, а методы прогнозирования позволят в случае внезапной опасности довести эти технологии до реальности. И даже в некритических условиях их реализация — исключительно вопрос времени.
Jan Jansz Treck, 1648 / Londres. National Gallery.
Как это: из-за эволюции Солнца Земля покидает зону обитаемости и становится непригодной для жизни.
Когда наступит: примерно через 10 9 –10 10 лет.
Можно ли предотвратить: нет.
Можно ли пережить: да.
Что происходит
Что ж, живем дальше. Человек уже научился управлять климатом на Земле и не выпускает его из-под контроля. Удается избегать столкновений с опасными астероидами, тем более, что мы умеем не только предсказывать их траектории, но даже и корректировать их. Но вот прошел миллиард лет — и в игру начинают вступать более серьезные силы. Самая первая и самая близкая них — Солнце.
Сейчас Солнце находится на главной последовательности, примерно в середине своего жизненного цикла. Но где-то через миллиард лет оно нагреется настолько, что Земля покинет зону обитаемости, и жить на ней станет невозможно.
Положение планет Солнечной системы и некоторых экзопланет по отношению к обитаемой зоне их звезды
Chester Harman / wikimedia commons
Небольшие изменения планеты будут происходить и до выхода из зоны обитаемости. Сотни тысяч лет будет разворачиваться земная ось, десятки миллионов лет уйдут на принципиальное изменение химического состава воздуха: сначала уменьшится количество углекислого газа, потом и кислорода. Через сотни миллионов лет соединятся все материки, а примерно через миллиард лет Земля начнет терять атмосферу. А когда пройдет пара миллиардов лет, то самым принципиальным фактором станет раздувание Солнца. Оно поглотит Меркурий и, возможно, Венеру. Если Земля этой участи избежит, на ней в любом случае станет слишком жарко, а ее атмосфера испарится. Марс к этому времени будет или на самом краю зоны обитаемости, или уже за ее пределами, поэтому его возможная колонизация тоже потеряет смысл. Этот конец света неизбежен и похоже, что единственный способ его как-то пережить — найти и колонизировать какую-то подходящую планету в другой звездной системе.
Сергей Богачев: Конец света, вызванный необратимым изменением состояния Солнца, — это один из двух концов света, который неизбежен. Вторым таким же неизбежным концом является смерть Вселенной, но Солнце, безусловно, ее опередит. Утешать может то, что произойдет это очень нескоро, примерно через пять миллиардов лет. Это будет не смерть в холоде, а смерть в пламени, так как через это время Солнце временно превратится в звезду-гигант, которая своим излучением уничтожит не только все на ближайших планетах, но, возможно, и сами планеты. По крайней мере Меркурий окажется внутри Солнца и будет испарен, как капля воды. С большой вероятностью, такая судьба ждет и Венеру, а также с меньшей, хотя не нулевой вероятностью, Землю.
Жить около разогревающегося Солнца человек, наверное, не сможет даже раньше, чем звезда достигнет стадии красного гиганта. За пару миллиардов лет до этого условия на Земле станут несовместимы с жизнью.
Сергей Попов, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ: Примерно через один миллиард лет [от сегодняшнего дня] Солнце разогреется до такой температуры, что жизнь на Земле станет для человека невозможной. Светимость Солнца потихоньку растет, и сейчас Земля находится уже близко к внутреннему краю зоны обитаемости. Соответственно, эта граница движется наружу, и примерно через миллиард лет мы ее пройдем.
Почему его не предотвратить
Вероятно, в течение сотни миллионов лет после выхода из зоны обитаемости люди еще смогут как-то компенсировать рост температуры и разрежение атмосферы, поддерживая статус-кво на планете, или просто приспосабливаться к ним технологически.
Сергей Богачев: На этом пути Солнце будет меняться незначительно. Главным изменением будет плавный рост его светимости, приводящий к росту средней температуры на Земле примерно на 10 градусов за миллиард лет. К таким плавным изменениям условий жизнь, как правило, приспосабливается без проблем.
Но на масштабах миллиардов лет единственный вариант предотвратить такой конец света — как-то повлиять на динамику эволюции Солнца. Этого делать мы не умеем. Научимся ли за миллиард лет? Невозможно представить. Поэтому от такого конца света, скорее всего, придется бежать.
Как его пережить
Когда температура на планете станет выше нынешней не на десятки градусов, а на сотни или тысячи, приспосабливаться к ней будет уже бессмысленно. Но за миллионы лет человек наверняка научится не только находить максимально подходящие для жизни экзопланеты, но и летать к ним. Через миллиард лет многие звезды будут холоднее, чем Солнце — либо потому, что они помладше, либо потому, что дольше смогут оставаться в подходящем для нас состоянии. Поэтому именно вариант с переселением на экзопланету в другой звездной системе кажется самым подходящим для выживания человечества.
Для этого придется сначала найти подходящую звезду — лучше всего подойдет красный карлик с небольшой переменностью и со стабильной зоной обитаемости. Эти звезды заметно меньше Солнца, но намного дольше находятся на главной последовательности. Внутри зоны обитаемости должна находится планета со стабильной орбитой и близкой к Земле массой, чтобы на ней были магнитное поле, атмосфера, тектоника плит и правильный элементный состав.
Сергей Попов: Современная солнечная стадия, когда звезда находится на главной последовательности, — это самая длинная стадия в жизни звезды. Но если мы говорим о красных карликах, у них эта стадия может длиться десятки миллиардов лет, и здесь не особенно принципиально, старше звезда, чем Солнце, или моложе. Потому что времени впереди много. Если звезда — прямо двойник Солнца, тогда вопрос возраста важный, но пока нам сложно определять возраст такой звезды с большой точностью. Но если у нас вообще появится возможность переселения, то научиться точно определять возраст звезд, конечно, намного проще, чем научиться туда переселяться.
Важно, что звезд вообще очень много, и звезд, похожих на Солнце, — очень много. Когда у нас появится техническая возможность туда переселяться, то у нас будет огромный выбор, и мы будем довольно хорошо знать все астрономические параметры этих звезд. Около звезды солнечного типа планета может находиться в зоне обитаемости миллиарды лет. А если это красный карлик, то намного больше.
Возможно, к условиям на новой планете придется как-то адаптироваться — и поскольку биологическая эволюция нам здесь не помощник, то, кроме культурной и технической адаптации, на помощь могут прийти и какие-то генетические методы.
Александр Марков: В этой ситуации мы не будем полагаться на медленную биологическую эволюцию. Да и как? Вот когда мы прилетим на другую планету, тогда на нас и начнут действовать эти новые условия. Пока мы только готовимся, на нас ведь не будет действовать тот отбор и эволюционировать мы не будем. Тут речь будет идти об искусственной эволюции. Во-первых, мы, конечно, будем готовиться технически: очистители воздуха, скафандры, фильтры для воды, методы изготовления тех вещей, которые нам нужны из тех материалов, которые есть на той планете. Во-вторых, чтобы сам организм получше подготовить к принципиально другим условиям люди будут работать над генетическими модификациями и совершенствованием человека с помощью генной инженерии.
Такие изменения будут возможны, если мы будем знать, под какие конкретно условия мы таким образом пытаемся адаптироваться. [Пока мы на Земле,] намного проще, эффективнее, дешевле и реалистичнее адаптироваться к изменениям за счет технического прогресса, а не меняя самого человека. Но если генетические модификации станут практичными и безопасными, то почему бы и нет. Наряду с техническими решениями, люди начнут искать и какие-то генетические решения.
Насколько это сложно
Здесь и сейчас мы очень далеки от того, чтобы пережить второй апокалипсис. Ближе всего к нужному уровню развития — методы наблюдений и поиска нужных звезд и планет, на их доработку понадобятся десятки или сотни лет. Биотехнологии, которые позволили бы нам адаптироваться (при необходимости) к другому миру, мы «доделаем» примерно за тот же срок. А вот на развитие космических кораблей для путешествий потребуется намного больше времени — вероятно, это сотни или тысячи лет. Это, однако, значительно меньше миллиарда лет, через который эти технологии станут жизненно важными.
Сегодня мы знаем мало экзопланет земного типа: первую планету в обитаемой зоне звезды, похожей на Солнце, обнаружили только в 2015 году, а подходящую планету в зоне обитаемости, которая похожа на Землю размером, нашли только в 2020 году. Вероятно, скоро человек научится находить такие планеты в большом количестве.
Земля и Kepler-1649c, наиболее похожая на Землю экзопланета из известных
Источник