Dall'inizio della storia umana, le persone hanno capito che il Sole è una parte centrale della vita come la conosciamo. È importante che innumerevoli sistemi mitologici e cosmologici in tutto il mondo ne siano una testimonianza. Ma quando la nostra comprensione è maturata, siamo venuti a sapere che il Sole era qui molto prima di noi e che saremo qui molto tempo dopo la nostra scomparsa. Avendo formato circa 4,6 milioni di anni fa, il nostro Sole ha iniziato la sua vita circa 40 milioni di anni prima che la nostra Terra si fosse formata.
Da allora, il Sole è stato in quella che è conosciuta come la sua sequenza principale, in cui la fusione nucleare nel suo nucleo lo fa emettere energia e luce, mantenendoci nutriti qui sulla Terra. Questo durerà per altri 4,5 - 5,5 miliardi di anni, a quel punto esaurirà la sua fornitura di idrogeno ed elio e subirà alcuni gravi cambiamenti. Supponendo che l'umanità sia ancora viva e chiami la Terra come casa in questo momento, potremmo prendere in considerazione l'idea di uscire!
La nascita del nostro sole:
La teoria predominante su come si è formato il nostro sistema solare e solare è nota come teoria nebulosa, secondo la quale il sole e tutti i pianeti hanno iniziato miliardi di anni fa come una gigantesca nuvola di gas molecolare e polvere. Quindi, circa 4,57 miliardi di anni fa, questa nuvola ha subito il collasso gravitazionale al suo centro, dove qualsiasi cosa, da una stella di passaggio a un'onda d'urto causata da una supernova, ha innescato il processo che ha portato alla nascita del nostro Sole.
Fondamentalmente, ciò avvenne dopo che sacche di polvere e gas iniziarono a raccogliersi in regioni più dense. Man mano che queste regioni assorbivano sempre più materia, la conservazione della quantità di moto le faceva iniziare a ruotare, mentre l'aumento della pressione le faceva riscaldare. Gran parte del materiale finì in una palla al centro mentre il resto della materia fu appiattito in un grande disco che lo circondava.
La palla al centro formerebbe alla fine il Sole, mentre il disco di materiale formerebbe i pianeti. Il Sole trascorse quindi i successivi 100.000 anni come protostar in collasso prima che la temperatura e le pressioni all'interno accendessero la fusione al suo interno. Il Sole è iniziato come una stella T Tauri - una stella selvaggiamente attiva che ha lanciato un intenso vento solare. E solo pochi milioni di anni dopo, si stabilì nella sua forma attuale.
Sequenza principale:
Negli ultimi 4,57 miliardi di anni (dai o prendi un giorno o due), il Sole è stato nella sequenza principale della sua vita. Ciò è caratterizzato dal processo in cui il combustibile a idrogeno, sotto un'enorme pressione e temperature nel suo nucleo, viene convertito in elio. Oltre a modificare le proprietà della sua materia costituente, questo processo produce anche un'enorme quantità di energia. Tutto sommato, ogni secondo, 600 milioni di tonnellate di materia vengono convertite in neutrini, radiazioni solari e circa 4 x 1027 Watt di energia.
Naturalmente, questo processo non può durare per sempre poiché dipende dalla presenza della materia che viene regolarmente consumata. Col passare del tempo e più idrogeno viene convertito in elio, il nucleo continuerà a ridursi, consentendo agli strati esterni del Sole di avvicinarsi al centro e sperimentare una forza gravitazionale più forte.
Ciò eserciterà una maggiore pressione sul nucleo, che viene resistito da un conseguente aumento della velocità con cui si verifica la fusione. Fondamentalmente, questo significa che mentre il Sole continua a spendere idrogeno nel suo nucleo, il processo di fusione accelera e aumenta la produzione del Sole. Allo stato attuale, ciò sta portando a un aumento dell'1% della luminosità ogni 100 milioni di anni e un aumento del 30% nel corso degli ultimi 4,5 miliardi di anni.
A circa 1,1 miliardi di anni da oggi, il Sole sarà del 10% più luminoso di oggi. Questo aumento della luminosità comporterà anche un aumento dell'energia termica, assorbita dall'atmosfera terrestre. Ciò innescherà un effetto serra in fuga simile a quello che ha trasformato Venere nella terribile serra che è oggi.
Tra 3,5 miliardi di anni, il Sole sarà il 40% più luminoso di quanto non sia in questo momento, il che farà bollire gli oceani, le calotte glaciali in modo permanente e tutto il vapore acqueo nell'atmosfera andrà perso nello spazio. In queste condizioni, la vita come la conosciamo non sarà in grado di sopravvivere in nessun punto della superficie e il pianeta Terra sarà completamente trasformato in un altro mondo caldo e secco, proprio come Venere.
Fase gigante rossa:
Tra 5,4 miliardi di anni, il Sole entrerà nella cosiddetta fase del gigante rosso della sua evoluzione. Questo inizierà una volta esaurito tutto l'idrogeno nel nucleo e la cenere di elio inerte che si è accumulata lì diventa instabile e collassa sotto il suo stesso peso. Ciò farà riscaldare il nucleo e renderlo più denso, facendo aumentare le dimensioni del Sole.
Si calcola che il Sole in espansione crescerà abbastanza grande da comprendere l'orbita di Mercurio, Venere e forse anche della Terra. Anche se la Terra dovesse sopravvivere al consumo, la sua nuova vicinanza al calore intenso di questo sole rosso brucerebbe il nostro pianeta e renderebbe completamente impossibile la sopravvivenza della vita. Tuttavia, gli astronomi hanno notato che con l'espansione del Sole, è probabile che cambi anche l'orbita del pianeta.
Quando il Sole raggiunge questa fase avanzata della sua evoluzione stellare, perderà un'enorme quantità di massa attraverso potenti venti stellari. Fondamentalmente, mentre cresce, perde massa, causando una spirale verso l'esterno dei pianeti. Quindi la domanda è: il Sole in espansione supererà i pianeti a spirale verso l'esterno o la Terra (e forse anche Venere) sfuggirà alla sua presa?
K.-P Schroder e Robert Cannon Smith sono due ricercatori che hanno affrontato proprio questa domanda. In un documento di ricerca intitolato "Il lontano futuro del sole e della terra rivisto"Che è apparso nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, hanno eseguito i calcoli con i modelli più recenti di evoluzione stellare.
Secondo Schroder e Smith, quando il Sole diventerà una stella gigante rossa in 7,59 miliardi di anni, inizierà a perdere massa rapidamente. Quando raggiungerà il suo raggio maggiore, 256 volte la sua dimensione attuale, scenderà solo al 67% della sua massa attuale. Quando il Sole inizierà ad espandersi, lo farà rapidamente, attraversando il Sistema Solare interno in soli 5 milioni di anni.
Entrerà quindi nella sua fase relativamente breve (130 milioni di anni) di combustione dell'elio, a quel punto, si espanderà oltre l'orbita di Mercurio, e quindi Venere. Quando si avvicina alla Terra, perderà 4,9 x 1020 tonnellate di massa ogni anno (8% della massa della Terra).
Ma la Terra sopravviverà ?:
Ora è qui che le cose diventano un po 'una situazione di "buone notizie / cattive notizie". La cattiva notizia, secondo Schroder e Smith, è che la Terra NON sopravviverà all'espansione del Sole. Anche se la Terra potrebbe espandersi in un'orbita del 50% più distante rispetto a dove si trova oggi (1,5 UA), non ne avrà la possibilità. Il Sole in espansione inghiottirà la Terra appena prima che raggiunga la punta della fase del gigante rosso, e il Sole avrebbe ancora altri 0,25 UA e 500.000 anni per crescere.
Una volta all'interno dell'atmosfera del Sole, la Terra si scontrerà con particelle di gas. La sua orbita decadrà e si piegherà a spirale verso l'interno. Se la Terra fosse appena un po 'più distante dal Sole in questo momento, a 1,15 UA, sarebbe in grado di sopravvivere alla fase di espansione. Se potessimo Spingere il nostro pianeta fino a questa distanza, saremmo anche in affari. Tuttavia, tali discorsi sono del tutto speculativi e nel regno della fantascienza al momento.
E ora per le buone notizie. Molto prima che il nostro Sole entri nella fase del Gigante Rosso, la sua zona abitabile (come la conosciamo) scomparirà. Gli astronomi stimano che questa zona si espanderà oltre l'orbita terrestre in circa un miliardo di anni. Il Sole riscaldante farà evaporare gli oceani della Terra e quindi la radiazione solare spazzerà via l'idrogeno dall'acqua. La Terra non avrà mai più oceani e alla fine diventerà fusa.
Sì, questa è la buona notizia ... in un certo senso. Ma il lato positivo di questo è che possiamo dire con fiducia che l'umanità sarà costretta a lasciare il nido molto prima che venga inghiottito dal Sole. E dato il fatto che abbiamo a che fare con tempistiche che vanno ben al di là di qualsiasi cosa possiamo veramente affrontare, non possiamo nemmeno essere sicuri che qualche altro evento cataclismico non ci rivendicherà prima o che non ci saremmo spostati molto oltre la nostra attuale fase evolutiva.
Un vantaggio secondario interessante sarà il modo in cui i mutevoli confini della zona abitabile del nostro Sole cambieranno anche il Sistema Solare. Mentre la Terra, a soli 1,5 UA, non sarà più all'interno della zona abitabile del Sole, lo sarà gran parte del Sistema Solare esterno. Questa nuova zona abitabile si estenderà da 49,4 UA a 71,4 UA - bene nella Cintura di Kuiper - il che significa che i mondi precedentemente ghiacciati si scioglieranno e l'acqua liquida sarà presente oltre l'orbita di Plutone.
Forse Eris sarà il nostro nuovo pianeta natale, il pianeta nano di Plutone sarà la nuova Venere, e Haumeau, Makemake, e il resto sarà il "Sistema solare" esterno. Ma ciò che forse è più affascinante di tutto ciò è come gli umani sono persino tentati di chiedere "sarà ancora qui in futuro" in primo luogo, specialmente quando quel futuro sarà tra miliardi di anni.
In qualche modo, i temi di ciò che ci è venuto incontro e di ciò che sarà qui quando non ci saremo più, continuano ad affascinarci. E quando si tratta di cose come il nostro Sole, la Terra e l'Universo conosciuto, diventa assolutamente necessario. Finora la nostra esistenza è stata un lampo nella pentola rispetto al cosmo, e per quanto tempo resisteremo rimane una domanda aperta.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sul Sole qui su Space Magazine. Ecco di che colore è il sole? Che tipo di stella è il sole? In che modo il sole produce energia? E possiamo Terraformare il sole?
Astronomia Cast ha anche alcuni episodi interessanti sull'argomento. Dai un'occhiata - Episodio 30: The Sun, Spots and All, Episodio 108: The Life of the Sun, Episodio 238: Solar Activity.
Per ulteriori informazioni, consulta la Guida al sistema solare della NASA.
