Op een dag in de toekomst zullen de oceanen van de aarde koken, waarbij al het leven op het aardoppervlak wordt vernietigd en het volledig onbewoonbaar wordt. Deze opwarming van de aarde is in zekere zin onvermijdelijk: de geleidelijke opwarming van de zon vindt plaats door de geleidelijke verbranding van de brandstof in de ster. Er is echter een manier om de aarde leefbaar te houden als we een langetermijnoplossing ontwikkelen: de migratie van de hele aarde. Is het mogelijk?
We moeten uitzoeken hoe heet het wordt en hoe snel het zal gebeuren om de aarde in een tempo te laten bewegen.
De manier waarop elke ster zijn energie krijgt, is door lichtere elementen samen te smelten tot zwaardere in de kern. Met name onze zon synthetiseert helium uit waterstof in gebieden waar de kerntemperatuur hoger is dan 4.000.000 graden. Hoe heter, hoe sneller de synthesesnelheid; in het hart van de kern bereikt de temperatuur 15.000.000 graden. Deze snelheid is bijna altijd constant. Na verloop van tijd verandert het percentage waterstof in helium en wordt het interieur in miljarden jaren iets warmer. En als de opwarming plaatsvindt, merken we het volgende op:
- de helderheid neemt toe - er wordt in de loop van de tijd meer energie afgegeven
- het licht wordt iets groter, de straal neemt elke miljard jaar met enkele procenten toe
- de temperatuur blijft vrijwel altijd constant en varieert met minder dan 1% per miljard jaar.
Het komt allemaal neer op één onhandig feit: de hoeveelheid energie die de aarde bereikt, neemt langzaam toe met de tijd. Elke 110 miljoen jaar neemt de helderheid van de zon met ongeveer 1% toe. Dit betekent dat de energie die de aarde bereikt in ongeveer dezelfde tijd ook met 1% toeneemt. Toen de aarde vier miljard jaar jonger was, ontving onze planeet 70% van de energie die ze vandaag ontvangt. En over nog eens een of twee miljard jaar, als we niets doen, zullen zich op aarde aanzienlijke problemen vormen. Op een gegeven moment zal de oppervlaktetemperatuur stijgen tot 100 graden Celsius. Dat wil zeggen, de oceanen zullen verdampen.
Promotie video:
Hoe kunnen we dit verzachten? Er zijn verschillende mogelijke oplossingen:
“We kunnen een reeks grote reflectoren installeren op het L1 Lagrange-punt om te voorkomen dat een deel van het licht de aarde bereikt.
“We kunnen de atmosfeer / albedo van onze planeet geo-engineeren zodat deze meer licht reflecteert en minder absorbeert.
“We kunnen de planeet redden van het broeikaseffect door methaan- en koolstofdioxidemoleculen uit de atmosfeer te verwijderen.
“We kunnen de aarde verlaten en ons concentreren op terravormende buitenwerelden zoals Mars.
In theorie kan alles werken, maar het zal een enorme inspanning en ondersteuning vergen.
De beslissing om de aarde naar een afgelegen baan te migreren kan echter definitief worden. En hoewel we de planeet constant uit een baan zullen moeten bewegen om de temperatuur constant te houden, zal het honderden miljoenen jaren duren. Om het effect van een toename van 1% in de helderheid van de zon te compenseren, moet de aarde 0,5% van de zon verwijderd worden; om de toename van 20% (dat wil zeggen meer dan 2 miljard jaar) te compenseren, moet de aarde 9,5% verder worden bewogen. De aarde zal niet langer 149,6 miljoen km van de zon verwijderd zijn, maar 164 miljoen km.
De afstand van de aarde tot de zon is de afgelopen 4,5 miljard jaar niet veel veranderd. Maar als de zon opwarmt en we niet willen dat de aarde volledig roostert, zullen we serieus de mogelijkheid van planetaire migratie moeten overwegen.
Het kost veel energie! Om de aarde - al haar zes septiljoen kilogram (6 x 1024) - van de zon af te bewegen, zouden onze orbitale parameters aanzienlijk veranderen. Als we de planeet 164.000.000 km van de zon verwijderen, zijn er duidelijke verschillen:
- De aarde zal 14,6% langer rond de zon draaien
- om een stabiele baan te behouden, moet onze omloopsnelheid dalen van 30 km / s naar 28,5 km / s
- als de periode van de rotatie van de aarde hetzelfde blijft (24 uur), wordt het jaar niet 365, maar 418 dagen
- De zon zal veel kleiner zijn aan de hemel - met 10% - en de getijden veroorzaakt door de zon zullen enkele centimeters zwakker zijn
Als de zon groter wordt en de aarde zich ervan verwijdert, worden deze twee effecten niet helemaal gecompenseerd; De zon zal vanaf de aarde kleiner lijken.
Maar om de aarde zo ver te brengen, moeten we zeer grote energieveranderingen aanbrengen: we zullen de potentiële zwaartekrachtenergie van het zon-aarde-systeem moeten veranderen. Zelfs rekening houdend met alle andere factoren, inclusief de vertraging van de beweging van de aarde rond de zon, zullen we de orbitale energie van de aarde moeten veranderen met 4,7 x 1035 joule, wat overeenkomt met 1,3 x 1020 terawattuur: 1015 keer de jaarlijkse energiekosten. de mensheid. Je zou denken dat ze over twee miljard jaar anders zullen zijn, en dat zijn ze ook, maar niet veel. We zullen 500.000 keer meer energie nodig hebben dan de mensheid vandaag over de hele wereld genereert, en het zal allemaal gaan om de aarde in veiligheid te brengen.
De snelheid waarmee de planeten om de zon draaien, is afhankelijk van hun afstand tot de zon. De langzame migratie van de aarde op 9,5% van de afstand zal de banen van andere planeten niet verstoren.
Technologie is niet de moeilijkste vraag. De lastige vraag is veel fundamenteler: hoe krijgen we al deze energie? In werkelijkheid is er maar één plek die aan onze behoeften zal voldoen: de zon zelf. Momenteel ontvangt de aarde ongeveer 1500 watt energie per vierkante meter van de zon. Om genoeg kracht te krijgen om de aarde in de juiste tijd te migreren, zullen we een array (in de ruimte) moeten bouwen die 4,7 x 1035 joule aan energie gelijkmatig over 2 miljard jaar zal verzamelen. Dit betekent dat we een array van 5 x 1015 vierkante meter nodig hebben (en 100% efficiëntie), wat overeenkomt met het volledige oppervlak van tien planeten, zoals de onze.
Het concept van zonne-energie in de ruimte is al lang in ontwikkeling, maar niemand heeft zich een reeks zonnecellen van 5 miljard vierkante kilometer voorgesteld.
Om de aarde naar een veilige baan verder weg te brengen, zal daarom een zonnepaneel van 5 miljard vierkante kilometer, 100 procent efficiënt, nodig zijn, waarvan alle energie zal worden besteed aan het in een andere baan brengen van de aarde gedurende meer dan 2 miljard jaar. Is het fysiek mogelijk? Absoluut. Met moderne technologie? Helemaal niet. Is dit praktisch mogelijk? Met wat we nu weten, vrijwel zeker niet. Het slepen van een hele planeet is om twee redenen moeilijk: ten eerste vanwege de zwaartekracht van de zon en vanwege de massaliteit van de aarde. Maar we hebben precies zo'n zon en zo'n aarde, en de zon zal opwarmen, ongeacht onze acties. Totdat we weten hoe we deze hoeveelheid energie kunnen verzamelen en gebruiken, hebben we andere strategieën nodig.
Ilya Khel
