Потребовалось 13,8 миллиарда лет космической эволюции, чтобы мы оказались здесь. Поколения звезд должны были жить и умереть, чтобы создать тяжелые элементы; крошечные протогалактики должны были слиться, чтобы образовался Млечный Путь; облака межзвездного газа должны были коллапсировать и сформировать новые звезды с твердыми планетами; сложная неорганическая и органическая химия должны были подружиться на одном из таких новых миров; биологическая эволюция — и природные катаклизмы — должны были пойти по одному из извилистых путей, чтобы в конечном итоге всего несколько тысяч лет назад появились люди.

» />

За последние 12 000 лет или около того мы создали сельское хозяйство, науку, страны и всю современную цивилизацию, которые нам известны сегодня. Это увлекательное путешествие, которое преобразовало наш мир и, благодаря космической программе человечества, преобразует нашу Солнечную систему.

» />

Но мир, которым мы наслаждаемся сегодня, независимо от того, что делаем, не будет существовать вечно. Ряд земных событий должны изменить положение вещей в нашем мире и сделать Землю совершенно неузнаваемой для всех, кто сегодня живет. Примерно через 60 000 лет Солнце и звезды передвинутся и наши современные созвездия исчезнут с лица неба. Еще через 100 000 лет мы, вероятно, попадем в новый ледниковый период по причинам, которые мало связаны с деятельностью человека. И прежде чем пройдет еще миллион лет, земные вулканы навсегда изменят ландшафт Земли.

Но все это мелочь по сравнению с тем, что Вселенная готовит для нас.

Чуть меньше чем через четыре миллиарда лет галактика Андромеды (и, возможно, галактика Треугольник) объединится с нашей галактикой Млечный Путь, сильно изменив структуру галактики и вид ночного неба. Сейчас она в 2,5 миллионах световых лет от нас и движется со скорость 43 км/с, а значит первое столкновение произойдет через 3,8 миллиарда лет, а уже через 5,5 миллиардов лет слияние будет завершено. Гравитация приведет к тому, что вся местная группа галактик объединится с нашей в одну гигантскую эллиптическую галактику Млекомеда. На больших космических масштабах все другие галактики продолжат удаляться прочь от нас, пока не исчезнут из нашего поля зрения совершенно — примерно через 100 миллиардов лет.

» />

Все это время наша Солнечная система будет оставаться в полном порядке, разве что выглядеть будет иначе. Солнце будет продолжать нагреваться по мере старения, пока через 1-2 миллиарда лет не положит конец жизни на Земле, вскипятив океаны нашей планеты. Еще через 5-7 миллиардов в ядре Солнца закончится ядерной топливо, и наша родная звезда станет красным гигантом, поглотив Меркурий и Венеру в этом процессе. Из-за особенной звездной эволюции, система Земля — Луна, вероятно, будет вытолкнута прочь и ей повезет избежать огненной судьбы наших внутренних соседей.

После того, как Солнце дожжет оставшееся ядерное топливо — в основном, гелий — его внешние слои раздуются в планетарную туманность, а ядро будет сжиматься, пока не станет белым карликом. Такова конечная судьба почти всех звезд в нашей Вселенной. Но планеты все еще будут здесь, вращаться вокруг нашего холодного, тусклого остатка звезды еще 9,5 миллиардов лет (если считать с текущего момента).

Все это время Земля будет продолжать вращаться вокруг Солнца, а Луна — оказывать на нее гравитационную тягу, что вызовет крутящий момент. Поэтому Луна будет уходить дальше от Земли, при этом замедляя вращение Земли. Это замедление будет практически неощутимым; вращение Земли будет замедляться на какие-то 1,4 миллисекунды за сотню лет. Но по прошествии 50 миллиардов лет орбитальный период Луны будет составлять 47 дней (сейчас — 27,3 дня), а наши 24-часовые сутки должны будут замедлиться, чтобы соответствовать этому: сутки станут длиннее в 47 раз через 50 миллиардов лет. К тому моменту Земля и Луна станут приливно заблокированными, то есть Луна будет всегда появляться в одном и том же месте на небе.

Поскольку образование звезд продолжится, умирающие звезды будут сбрасывать свое топливо в межзвездное пространство и неудавшиеся звезды будут сливаться воедино. При этом количество материала для изготовления звезд будет ограничено. Даже самый долгоживущие звезды будут существовать каких-то 100 триллионов лет (10¹⁴), а спустя квадриллион лет (10¹⁵) формирования звезд иссякнет полностью. Лишь случайные столкновения или слияния между неудавшимися звездами или их остатками будут подсвечивать нашу галактику; в остальном процесс будет ввергать ее в холод и тьму. Наконец, белые карликовые звезды станут черными, когда остынут и испустят свою энергию. Да, это займет много времени (порядка 10¹⁶ лет), в миллион раз больше текущего возраста Вселенной. Атомы все еще будут, но их температура будет чуть выше абсолютного нуля. Вот тогда-то ночное небо будет действительно темным и черным, без какого-либо видимого света, поскольку все звезды прекратят свое существование. Во всяком случае в нашей местной группе галактик.

» />

Сколько времени потребовалось бы нашему черному карлику (который когда-то был нашим Солнцем), чтобы встретить другого, слиться с ним и оживить его? Между нами, Андромедой и остальной частью местной группы порядка триллиона звезд и звездных останков. В этой хаотической системе обычная система звезд может долго-долго ни с чем и ни с кем не сталкиваться, но ведь у нас есть время. Через 10²¹ лет черный карлик в центре нашей Солнечной системы случайным образом столкнется с другим черным карликом, породит взрыв сверхновой типа Iа и уничтожит то, что осталось от нашей Солнечной системы.

Такой будет конечная судьба многих звезд нашей местной группы, но не всех и даже, наверное, не нашей. Есть другой процесс, который будет более эффективным, а значит и более вероятным для нас: гравитационное выталкивание из местной группы вследствие процесса насильственной релаксации. При наличии нескольких тел на гравитационно хаотичной орбите, одно из них однажды выбрасывается, оставляя другие более тесно связанными. Это происходит в шаровых скоплениях с течением времени и объясняет, почему они настолько компактны, а также почему существует так много слившихся воедино старых звезд в ядрах этих древних реликтов.

» />

Гравитационный выброс происходит примерно в 100 раз чаще случайного слияния, а значит наша звезда и остальные связанные планеты, вероятно, будут выброшены в бездну уже пустого пространства примерно через 10¹⁹ лет. Но ничто не вечно, даже космос. Каждая орбита — даже гравитационные орбиты в общей теории относительности — медленно распадаются со временем. Может потребоваться очень много времени, возможно, 10¹⁵⁰ лет, но в конечном итоге орбиты Земли развалятся и она устремится по спирали к центральной массе нашей Солнечной системы. Такой будет наша судьба, если нас выбросит.

» />

Но если мы остаемся в гигантской галактике, в которую превратится Млекомеда, нам не суждено оказаться в черной дыре в центре галактике. Чтобы это произошло, потребуется 10²⁰⁰ лет, но черные дыры столько не живут. Они медленно испаряются в виде излучения Хокинга. Благодаря этому распаду, даже самые массивные черные дыры во Вселенной будут жить не больше 10¹⁰⁰ лет, а черная дыра солнечной массы — каких-то 10⁶⁷ лет.

После распада черной дыры останется только темная материя, а значит, Земля устремится к черному карлику, который однажды был нашим Солнцем. Вне зависимости от того, сколько раз наш мир мог оказаться и оказывался в огне, наша конечная судьба — замерзнуть в холодной, пустой Вселенной. Все пройдет. И это тоже.

Источник: Hi-News.ru

Каждому интересно узнать, что же происходило и, главное, будет с нашей планетой Землей. Но ее судьба тесно связана с Солнцем.

Рассмотрим сначала, каково было наше прошлое.

В 1944-49 гг. – О.Ю. Шмидт предлагает следующий сценарий образования Солнечной системы: Солнце и планеты образовались из единого газо-пылевого комплекса массой примерно 10⁵ масс Солнца около 5 млрд. лет назад. Сначала образовалось Солнце, а затем около 4.6 млрд. лет назад — планеты.

Как считают сейчас учёные, Солнце и другие звёзды образуются из газо-пылевых облаков в результате небольшого гравитационного сжатия, при котором образуется небольшое уплотнение, к которому притягивается окружающий газ. Сжимаясь, эта протозвезда разогревается, пока в ней не начинаются термоядерные реакции. После этого звезда выдувает своим излучением вокруг себя газ, остатки которого вращаются в окружающем ёё газо-пылевом диске.

При вращении диска вокруг Солнца твердые породы слипались и образовывали планеты земной группы, а легкие элементы выносились солнечным излучением на периферию и из них сформировались планеты-гиганты.

После этого Солнце выходит на главную последовательность и находится в относительно стабильном состоянии, пока не выгорят запасы водорода в ядре.

Сейчас Солнце непрерывно перерабатывает водородное топливо в гелиевый «пепел», остающийся в ядре. Четыре ядра атома водорода превращаются в одно ядро атома гелия, поэтому средняя масса частиц в центре Солнца со временем возрастает. Вместе с тем ядра ге­лия создают меньшее давление по сравнению с ядрами водорода. За счет этого скорость превращения водорода в гелий снижается, что приводит к нарушению баланса между давлением и гравитацией. С течением времени размер ядра Солнца постепенно уменьшается. Но в более плотном и горячем ядре реакции синтеза элементов начинают протекать быстрее. Увеличивается количество вырабатываемой энергии, которая вырывается из центра: она понемногу расширяет внешние части звезды и увеличивает ее светимость.

Такие медленные изменения в ядре Солнца протекают с того момента, как наша звезда появилась «на свет». В настоящее время светимость Солнца примерно на 30% вышей той, которая была 4,6 миллиарда лет назад. Эта тенденция с постепенным ускорением сохранится и в будущем до тех пор, пока солнечный шар не расширится до гигантских размеров, и звезда не превратится в красный гигант. Это произойдет уже после истощения запасов водорода в ядре.

Таково наше прошлое и настоящее по мнению астрономов. А какое же будущее предрекает нам наука? Оказывается возрастание излучения Солнца приведет к гибели земной биосферы задолго до превращения Солнца в красный гигант.

Первыми учеными, которые обратили внимание на непосредственное влияние на Землю со стороны возрастающей светимости Солнца, были Джеймс Лавлок и Майкл Витфилд. В статье, опубликованной в 1982 году в журнале «Nature», они показали, что по мере нагревания Земли ее горные породы будут подвергаться нарастающему разрушительному воздействию со стороны атмосферы, в следствии чего усилится поглощение углекислого газа (С0₂): атмосферный углекислый газ в результате химических реакций будет связываться с осадочными горными породами. Лавлок и Витфилд подсчитали, что за 100 миллионов лет количество находящегося в атмосфере СО₂ снизится до уровня, который уже не сможет обеспечивать фотосинтез. Начнут исчезать растения. За ними последуют и животные, которые питаются растениями и дышат кислородом — продуктом процесса фотосинтеза, протекающего в растениях. И все это, по мнению ученых, случится через промежуток времени не больше того, который отделяет нас от эры динозавров.

Современные ученые в целом соглашаются с выводами Лавлока и Витфилда, хотя и находят их излишне пессимистичными. Новая модель, разработанная учеными из Университета штата Пенсильвания (США) Кеном Кальдера и Джеймсом Кастингом, включает в себя более корректное толкование парникового эффекта, чем это имело место в работе Лавлока и Витфилда. В новой модели биосфера будет существовать еще, по крайней мере, в 10 раз больший период времени, чем тот, который прошел с момента ее образования.

Примерно через 3,5 миллиарда лет светимость Солнца возрастет на 40% по сравнению с настоящим уровнем. Все запасы воды с поверхности нашей планеты испарятся, поверхность иссушится, растрескается и будет похожа на поверхность Венеры наших дней. В отсутствие воды углекислый газ, 25-40% современного количества которого растворено в водах океанов, будет иметь только один путь — в атмосферу. Большее количество СО₂ в атмосфере приведет к еще большему нагреванию поверхности планеты вследствие парникового эффекта. Земля покроется трещинами, и в результате увеличения вулканической активности в атмосферу попадет дополнительный объем углекислого газа. В итоге Земля не только лишится всех водных запасов, но и будет окутана тонкой оболочкой углекислого газа. Биосфера исчезнет.

Затем в течение нескольких миллиардов лет безжизненная Земля изменяться не будет, за исключением непрерывного повышения температуры ее поверхности. Но через 7 миллиардов лет излучение нашего светила начнет резко возрастать, что будет означать переход Солнца в следующую фазу эволюции. Когда возраст Солнца достигнет 12 миллиардов, лет запасы водорода в его ядре иссякнут.

После этого ядро звезды начнет стремительно сжиматься, поскольку гравитационному сжатию больше ничто не препятствует. В результате сжатия температура внутри ядра резко возрастет и поступающий из внешних слоев водород вновь начнет превращаться в гелий с еще большей скоростью. Выделяющаяся при этом энергия устремится к внешним слоям звезды, расширяя их сначала в 2, затем в 3 раза и более. Солнце закончит пребывание на главной последовательности эволюции звезд и примерно на 700 миллионов лет превратится в субгигант.

Когда весь водород в ядре Солнца израсходуется, ядерное горение переместится в расширяющуюся оболочку ядра. Это изменение приведет к событиям, которые резко увеличат потребление водорода и выделение энергии, что приведет к расширению поверхно­стных слоев нашего светила до ошеломляющих размеров. Оно превратится в раздувшуюся карикатуру своей первоначальной формы, его диаметр возрастет более чем в 160 раз. Солнце станет красным гигантом.

В ту эпоху для внутренних областей Солнечной системы наступят действительно тяжелые времена. По мере увеличения размера Солнца, превращающегося в красного гиганта, оно поглотит и испарит сначала Меркурий, затем Венеру. В Солнечной системе на две планеты станет меньше. Но что случится с Землей? Ответ неоднозначный. Дело в том, что на стадии красного гиганта эволюционирующая звезда теряет большую часть своей массы, которую уносит в открытый космос мощный звездный ветер. Солнце теряет свое вещество и сейчас. Его уносит в окружающее пространство вырывающийся из солнечной короны поток разреженной плазмы. В настоящее время Солнце теряет едва ли более одной сотой процента своей массы за один миллиард лет. Но звездный ветер красных гигантов, находящихся на поздних стадиях, например, переменных звезд типа Миры Кита, обладает гораздо более страшной силой. Он просто сдувает с красного гиганта в космическое пространство легкие фракции вещества. Так образуются планетарные туманности. Модели эволюции звезд показывают, что Солнце потеряет почти половину своей массы, прежде чем станет белым карликом.

По мере потери Солнцем своей массы планеты будут двигаться вокруг него по все более увеличивающимся орбитам из-за ослабления гравитационного притяжения Солнца. По этой причине конечная судьба Земли остается неопределенной. Возможно, наша планета избежит встречи с раздувшимся Солнцем, перейдя на орбиту, на которой в настоящее время находится Марс.

Произойдет это или нет, зависит от того, потеряет ли Солнце достаточную массу перед тем, как расширится. Некоторые модели предсказывают, что у Земли будет достаточно времени для того, чтобы избежать гибели. Но другие модели предсказывают совершенно иной результат. Согласно вычислениям, выполненным Джорджем Боуеном и Ли Энн Виллсон из Университета штата Айова (США), основная потеря массы Солнца произойдет лишь после того, как оно проглотит Землю.

Астрономы не знают точно, что произойдет с Солнцем в конце фазы красного гиганта, поскольку пока не удалось построить подходящую модель для событий, связанных с гелиевой вспышкой — началом горения гелия в ядре звезды. Исследования Виллсон приве­ли ее к выводу о том, что Солнце, возможно, доживет до гелиевой вспышки, еще не потеряв своей основной массы. По ее мнению, Земля сгорит дотла, а ее пепел будет развеян солнечным ветром.

Каспер Рибики из Польской Академии наук и Карло Денис из Университета города Льеж (Бельгия) полагают, что Приливное взаимодействие приведет к уменьшению орбиты Земли. Внешняя оболочка Солнца, по всей видимости, «захватит» Землю, и будет «затягивать» ее к ядру, особенно на последних стадиях жизни красного гиганта, когда повторяющиеся кратковременные гелиевые вспышки раздуют звезду до максимальных размеров.

Даже если Земле удастся избежать этой опасности, она будет изрядно «поджарена». Когда светимость Солнца увеличится от 2000 до 3000 раз по сравнению с настоящим уровнем, температура поверхности Земли достигнет 1500°С.

Наша планета в итоге превратится в шар расплавленной лавы, а вся ее атмосфера и твердый поверхностный слой просто выкипят.

Такой бесславный конец ожидает нашу родную планету в отдаленном будущем. И если человечество не найдет способа переместиться в другую пригодную для жизни область космоса само на космических кораблях или вместе с планетой Земля, то нашу цивилизацию ждет гибель. Однако в нашем распоряжении еще есть, как минимум, сотни миллионов лет. За это время можно найти выход.

Источник: s30109894494.mirtesen.ru

Английские астрофизики из Университета Уорвика (University of Warwick) обнаружили четыре белых карлика, окруженных космической пылью, которая, по-видимому, является остатками уничтоженных планет с твёрдой поверхностью, очень похожих по составу на Землю. Это открытие поможет заглянуть в далекое будущее Солнечной системы, когда наше светило станет белым карликом.

Во время тщательного отображения химического состава атмосферы таких звёзд астрономы обнаружили четыре необычных белых карлика. Пыль вокруг них состоит, в значительной степени, из кислорода, магния, железа и кремния: именно тех четырех элементов, которые составляют около 93% нашей планеты. Кроме того, в этой пыли обнаружено очень небольшое количество углерода, что свидетельствует о поразительном сходстве её состава с Землей и другими каменистыми планетами Солнечной системы.

Как утверждают астрономы, в атмосфере белых карликов, которая явно загрязнена космическим мусором, впервые, был обнаружен небольшой процент углерода. Это доказывает, что вокруг таких звезд когда-то вращалась хотя бы одна планета с твёрдой корой и служит показателем последней фазы, предшествующей полному разрушению этих миров.

Белые карлики являются конечным этапом жизненного цикла таких звёзд, как наше солнце: в этот период их энергия потребляется внутри ядра, а внешние оболочки унесло в космос. На этой стадии звезда представляет собой просто одно горячее и очень компактное ядро. Атмосфера белых карликов состоит, в основном, из водорода или гелия. Либо из того и другого.

Тяжелые элементы, попадающие в эту атмосферу, очень быстро опускаются вглубь звезды, в связи с большой силой её притяжения. Поэтому вскоре их увидеть уже невозможно. Астрономы предполагают, что стали свидетелями того, как остатки разрушенной планеты падают (с интенсивностью миллион кг/сек) на проглатывающие их белые карлики.

Но особенно интересным оказался белый карлик, значащийся в каталоге под именем PG0843 +516. В его атмосфере смогли обнаружить сравнительно большие количества железа, серы никеля, которые встречаются, в основном, в ядрах больших каменистых планет. Поэтому исследователи предположили, что этот белый карлик заглатывает именно части ядра планеты, которая когда-то была столь велика, что после возникновения её внутренняя структура образовалась из коры, мантии и ядра, как у Земли.

«То что мы видим у этих белых карликов, находящихся от Земли не в одной сотне световых лет, может быть своего рода снимком далекого будущего Земли», — объясняет профессор.
О результатах учёные сообщают в «Заметках Королевского Астрономического Общества», — ежемесячном британском журнале. «Когда звезды, подобные нашему Солнцу, заканчивают свою жизнь, энергия их ядер истощается. Жёлтые карлики превращаются в красных гигантов. Если это, пусть через миллиарды лет, случится в Солнечной системе, то наше светило проглотит Меркурий и Венеру».

Удастся ли Земле избежать этой участи, сказать пока сложно. Только одно можно утверждать наверняка: когда Солнце будет в стадии красного гиганта, Земля подойдёт очень близко к его поверхности. Если даже наше светило её не поглотит, на планете всё равно будет абсолютное пекло.
«Когда же Солнце превратится в белый карлик, оно потеряет значительную часть своей массы, а все планеты оторвутся и устремятся в Пространство».

«Это может дестабилизировать их орбиты и привести к столкновениям, как происходило в ранней фазе существования Солнечной системы. Могут даже подвергнуться разрушению целые планеты с твёрдой корой, в процессе чего возникнет большое количество астероидов. У некоторых будет состав, как у планетарных ядер», — уточнил астроном.
«В нашей Солнечной системе без ущерба выдержит такое превращение Юпитер и будет направлять в сторону белого карлика множество старых и новых астероидов».

Исследователи полагают, что им, вероятно, повезло наблюдать в случае с PG0843 +516, как фрагмент материала ядра разрушенной каменистой планеты просто падал на звезду.

Астрономы изучили в процессе своего исследования с помощью спектрографа космического телескопа Хаббла более 80 таких прожорливых белых карликов.

Источник: universetime.ru

В поисках запасной планеты

Российские эксперты полагают, что интенсивность солнечного излучения резко вырастет примерно через 1 млрд лет. Это, в свою очередь, приведёт к радикальным изменениям климата на Земле.

«Температура на планете станет настолько высокой, что вся вода постепенно испарится. Жизнь исчезнет гораздо раньше, чем Солнце превратится в красного гиганта», — отметил Попов.

По словам учёных, в свете последних апокалиптических прогнозов возможное переселение человечества на другую планету не выглядит таким уж фантастическим.

«Есть версия, что Марс — самое подходящее место: на этой планете сила тяготения гораздо меньше, чем на Земле, поэтому нам будет легче приспособиться к жизни там. Другие планеты даже рассматривать не стоит», — сказала в беседе с RT ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Елена Сейфина.

Наиболее перспективной для жизни Красную планету считает и сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Михаил Кузнецов.

«В пределах нашей Солнечной системы с наименьшими затратами колонизировать получится Марс. Но без освоения Луны это, наверное, будет невозможно осуществить. Дело в том, что разработанные для колонизации технологии нужно будет испытывать, обкатывать, и лучше это делать где-то поближе, где более безопасно, например на Луне», — отметил Кузнецов.

По мнению учёного, если какое-либо развитое государство поставит цель ускоренно усовершенствовать технологии для освоения планет, то колонизация будет возможна уже через 15—20 лет.

«Если говорить о нашем государстве, то пока таких целей в космической программе нет. Всё зависит от того, насколько востребовано будет космическое пространство для промышленной деятельности», — подытожил Кузнецов.

Источник: russian.rt.com