Tot dusver hebben we het redelijk goed gedaan op aarde. Sinds onze zon 4,5 miljard jaar geleden is gevormd, onze proto-aarde is gevormd in het binnenste zonnestelsel erachter, en de combinatie van de oorspronkelijke omstandigheden en een laat zwaar bombardement heeft geleid tot onze eerste oceanen en atmosfeer, voelen we ons hier redelijk goed. Al meer dan vier miljard jaar schijnt de zon constant en bloeit het leven. Maar het zal niet eeuwig duren. Op een dag zal de zon zonder brandstof komen te zitten, wat tot onze dood zal leiden.
Een interessante vraag rijst …
Neemt de kernenergie van de zon af of blijft deze stabiel? Hoe lang kunnen we op aarde overleven als het "nucleaire potentieel" van de zon langzaam uitbrandt?
Ervan uitgaande dat er geen catastrofes zijn veroorzaakt door de aarde zelf (bijvoorbeeld een supervulkaan die de hele planeet zal bedekken of de biosfeer zal vernietigen) of het universum (een steriliserende gammastraaluitbarsting of een nabijgelegen supernova-explosie), zal de zon op een dag al het leven op aarde vernietigen.
Zie je, sterren zoals onze zon leven door kernfusie: door het lichtste en meest voorkomende element in het heelal (waterstof) te versmelten tot het op een na lichtste en meest voorkomende element (helium) in een kettingreactie. De kettingreacties waardoor de zon de meeste energie ontvangt, zijn onder meer:
- de fusie van twee protonen samen met de vorming van deuterium, een positron (die annihileert met een elektron en hoogenergetische fotonen produceert), neutrino's en vrije energie;
- dan de versmelting van deuterium met een proton onder vorming van helium-3, een hoogenergetisch foton en vrije energie;
Promotie video:
- en dan de fusie van twee helium-3-kernen samen met de vorming van helium-4, twee vrije protonen en nog meer vrije energie.
Het is de meest voorkomende energiebron van de zon, waarbij in totaal 0,7% van de oorspronkelijke massa van vier protonen tijdens deze reactie wordt omgezet in energie met behulp van Einsteins formule E = mc2. Elke seconde synthetiseren 4 x 1038 protonen helium-4, waarbij op een constante basis ongeveer 4 x 1026 watt aan energie vrijkomt.
De zon is enorm en massief en bestaat uit ongeveer 1057 deeltjes. Maar hoe groot dat aantal ook is, de totale hoeveelheid zonnebrandstof is beperkt, en geef het de tijd - het zal opraken. Een nog dringender probleem is dat waterstof alleen smelt in de kern van de zon, waar de temperatuur het hoogst is. De allereerste protonen worden pas gesynthetiseerd als je meer dan halverwege naar het centrum van de zon reist en een temperatuur van 4 miljoen graden Celsius detecteert. En alleen in het diepste deel van de zon, waar de temperatuur 10 miljoen (of zelfs 15 miljoen) graden bereikt, wordt 99% van de energie van de zon geproduceerd.
Dit betekent dat na verloop van tijd, in de diepste diepten van de zon, de brandstof sneller opraakt, omdat daar waterstof verbrandt om helium te vormen. Je zou kunnen denken dat de zon na verloop van tijd zwakker zal worden omdat de brandstof voor zijn warmte zal opbranden. Maar als dergelijke reacties niet plaatsvinden in de kern, zal het beginnen te samentrekken en zal de gravitatiecompressie nog meer energie vrijgeven, wat zal leiden tot een toename van de interne temperatuur. De synthese zal sneller en breder gaan stromen. Het blijkt dat in de loop van de tijd de uitgangsenergie van de zon zal toenemen. Dit gebeurt in feite al meer dan vier miljard jaar.
Toen onze zon nog een jonge ster was, brandde hij met 75-80% van zijn huidige helderheid. Dankzij de aanwezigheid van flora, fauna, oceaan en atmosfeer op onze planeet hebben we ons kunnen aanpassen aan deze gestage temperatuurstijging. Maar iedereen heeft een limiet: op een gegeven moment zal de helderheid van de zon zo sterk toenemen dat de aarde, op de huidige afstand van de zon, zo heet wordt dat de oceanen gaan koken. Wanneer dit gebeurt, zal onze planeet het lot van Venus ondergaan - een dikke laag wolken zal haar omhullen - en het leven zal ophouden te bestaan.
Het is mogelijk dat sommige levensvormen zullen leren overleven in de bovenste lagen van de wolken. Het is ook heel goed mogelijk dat de mensheid in staat zal zijn om erachter te komen hoe ze in dergelijke omstandigheden kan overleven. Maar dat zal gebeuren lang voordat de kern van de zon geen waterstof meer heeft. Gedurende 5-7 miljard jaar zal onze zon de volgende stadia doorlopen:
- waterstof loopt uit in de kern;
- de zon zal uitzetten tot een zeer heldere onderreus terwijl waterstof brandt in een schil rond de kern;
- wanneer de temperatuur een kritische grens bereikt, wordt helium in de kern gesynthetiseerd;
- de zon zal zich uitbreiden tot een echte rode reus;
- en zal sterven, de buitenste lagen uitblazen in een planetaire nevel - en de kern zal krimpen tot de staat van een witte dwerg.
Maar na één tot twee miljard jaar (volgens de meeste schattingen) zal de zon heet genoeg zijn om de oceanen te verdampen. Tegen die tijd zullen we een nieuw huis moeten vinden. Uiteindelijk heeft alleen deze opwarming van de aarde zin.
ILYA KHEL
