Учени с нова версия за края на света: Не Слънцето, а лед ще погуби живота на Земята

Дълго време най-популярният сценарий за далечното бъдеще на Земята звучеше почти окончателно: след няколко милиарда години Слънцето ще изчерпи водорода в ядрото си, ще се раздуе до червен гигант и ще погълне вътрешните планети, включително нашата. Ново изследване на учени от KU Leuven в Белгия и CEA Paris-Saclay във Франция обаче прави тази картина по-сложна. Според него Земята може да избегне директното поглъщане, ако загубата на маса от умиращото Слънце се окаже достатъчно бърза, за да изтласка орбитата ѝ навън.

Проучването, публикувано като научна статия в „Astronomy & Astrophysics“, е ръководено от астрофизика Матс Еселдеурс. Екипът разглежда дългосрочната орбитална еволюция на Земята по време на двете късни фази от живота на Слънцето: червен гигант и асимптотичен гигантски клон, известен в астрономията като AGB фаза. Основният извод е, че съдбата на планетата зависи от крехък баланс между две противоположни сили: приливните взаимодействия, които дърпат Земята към разширяващата се звезда, и загубата на слънчева маса чрез мощни звездни ветрове, която отслабва гравитационната хватка на Слънцето и позволява на планетата да се отдалечи.

Този баланс е причината темата да остава несигурна. Ако приливните сили доминират, Земята ще бъде увлечена към Слънцето и унищожена. Ако обаче звездните ветрове отнесат достатъчно голяма част от масата на Слънцето навреме, орбитата на Земята ще се разшири и планетата може да избегне поглъщането. Според новите модели, използващи обновени оценки за приливната дисипация, Земята има шанс да преживее гигантските фази на Слънцето. При по-старите модели резултатът е обратният: поглъщане по време на AGB фазата.

Меркурий и Венера почти сигурно няма да имат подобен шанс. Те са твърде близо до Слънцето и се очаква да бъдат погълнати при разширяването му. Марс, който се намира по-далеч, би трябвало да оцелее физически. Земята остава граничният случай, защото сегашната ѝ орбита е достатъчно близо до бъдещото раздуто Слънце, за да бъде застрашена, но не толкова близо, че изходът да е напълно предрешен.

За да проверят моделите си, учените използват като ориентир звездата L2 Puppis, намираща се на около 200 светлинни години от Земята. Тя е стара, еволюирала звезда, смятана за своеобразен „по-възрастен братовчед“ на Слънцето. Наблюденията на L2 Puppis дават реален пример за загуба на маса в късен етап от живота на звезда, сходна със Слънцето, и затова са важни за прогнозите за бъдещето на Слънчевата система. По-ранни изследвания на KU Leuven посочват, че L2 Puppis е на около 10 млрд. години и преди 5–6 млрд. години е била близка по маса до днешното Слънце.

Слънцето в момента е в стабилната фаза на главната последователност, в която произвежда енергия чрез сливане на водород в хелий. Когато след около 5–6 млрд. години водородът в ядрото се изчерпи, ядрото ще се свие и нагрее, а външните слоеве ще се разширят. NASA описва този преход като начало на червената гигантска фаза, при която в ядрото могат да започнат нови реакции, включително сливане на хелий в по-тежки елементи като въглерод, азот и кислород.

След това Слънцето ще загуби голяма част от външните си слоеве, ще образува планетарна мъглявина и ще остане като бяло джудже: компактно, плътно звездно ядро, което постепенно ще изстива. Подобен финал е типичен за звезди с маса като слънчевата. Новото изследване не променя тази обща картина, а уточнява какво може да се случи с орбитата на Земята по време на последните активни фази на звездата.

Дори при по-благоприятния сценарий оцеляването на Земята ще бъде само геоложко, не биологично. Животът на планетата ще изчезне много преди Слънцето да достигне най-драматичните си фази. С нарастването на слънчевата яркост океаните ще се изпарят, климатът ще стане несъвместим с познатите форми на живот, а атмосферата ще претърпи необратими промени. Затова въпросът, който поставя изследването, не е дали човечеството или биосферата ще оцелеят, а дали скалистото ядро на Земята ще остане като планета около бъдещото бяло джудже.

Авторите подчертават, че крайната прогноза остава чувствителна към все още неясни параметри. Най-важните са ефективността на приливната дисипация в разширяващото се Слънце и скоростта, с която звездата ще губи маса в AGB фазата. Малки промени в тези величини могат да променят изхода от оцеляване към поглъщане. Затова учените настояват за по-добри наблюдения на еволюирали звезди, подобни на Слънцето, и на планетни системи около бели джуджета.

Една от бъдещите мисии, които могат да помогнат за подобни въпроси, е PLATO на Европейската космическа агенция. Телескопът е планиран за изстрелване през март 2027 г. и ще търси и характеризира земеподобни планети около ярки звезди, включително звезди, сходни със Слънцето. Макар основната му цел да не е директно бъдещето на Земята, данните за възрастта, структурата и планетите около други звезди ще подобрят моделите за еволюция на планетни системи.

Новият резултат не отменя апокалиптичния мащаб на бъдещата слънчева еволюция, но променя един важен детайл. Земята може да не бъде „изядена“ от Слънцето. Възможно е вместо това да бъде изтласкана в по-широка орбита и да остане като студена, безжизнена планета около избледняващо бяло джудже. За астрономите тази разлика е съществена, защото показва колко трудно е да се предвиди краят на една планетна система дори когато става дума за най-добре познатата звезда в живота ни.