En dag i framtiden Jordens hav kommer att koka, döda allt liv på planeten, och göra det helt obeboelig. Detta globala uppvärmningen är i en mening oundvikliga: den gradvisa uppvärmning upplevs av Solen är på grund av den gradvisa utbrändhet av bränsle inuti stjärnan. Men det är ett sätt att hålla Jorden beboelig, om vi utveckla en långsiktig lösning: migration av hela Jorden. Är det möjligt?
Vi behöver räkna ut hur varmt det kommer att bli och hur snabbt det kommer att ske, för att flytta Jorden i takt.
Det sätt på vilket varje stjärna får sin energi ligger i den fusion av lättare grundämnen till tyngre i kärnan. Vår Sol, och i synnerhet för syntes av helium från väte i regioner där temperaturen i kärnan överstiger 4 000 000 grader. Ju varmare, desto snabbare hastighet av syntes, i hjärtat av kärntemperaturen når 15,000,000 grader. Denna hastighet är nästan alltid konstant. Under en lång tid förhållandet mellan väte till helium förändringar, och det inre värmer lite starkare för miljarder år. Och när man är uppvärmd, observerar vi följande:
- ljusstyrka ökar — mer energi strålar ut över tid
- lyste ökar något i storlek, radie ökar med ett par procent varje miljarder år
- dess temperatur är nästan alltid konstant, den varierar från mindre än 1% för en miljard år.
Det hela kokar ner till en obekväm faktum: den mängd energi som når Jorden, växer långsamt över tiden. För varje 110 miljoner år, solens ljusstyrka ökar med ca 1%. Detta innebär att den energi som når Jorden är också ökade med 1% vid ungefär samma tid. När Jorden var fyra miljarder år yngre än vår planet få 70% av den energi idag. Och efter ytterligare två miljarder år om vi inte gör någonting, på Marken bildas ett betydande problem. Vid någon punkt på ytan stiger temperaturen till 100 grader Celsius. Det är, haven kommer att avdunsta.
Hur gör vi för att lindra? Det finns flera möjliga lösningar:
- Vi kan installera en serie av stora reflektorer på den Lagrangian punkt L1, för att förhindra att en del av ljuset att nå Jorden.
- Vi kan ändra med hjälp av geoengineering atmosfären/albedo på planeten för att reflektera mer ljus och absorbera mindre.
- Vi kan rädda planeten från växthuseffekten, genom att ta bort molekyler av metan och koldioxid från atmosfären.
- Vi kan lämna Jorden och fokusera på den externa terraforming världar som Mars.
I teorin kanske det kan fungera, men kommer att kräva en enorm insats och stöd.
Men beslutet att flytta till en avlägsen omloppsbana runt Jorden, kommer att vara den sista. Och även om vi kommer alltid att avleda vår planet från rymden, för att hålla temperaturen konstant, kommer det att ta hundratals miljoner år. För att kompensera för effekten av 1% ökning av solens luminositet, vi behöver för att få Landet på 0,5% av avståndet från Solen, för att kompensera för de ökade 20% (som är 2 miljarder år), är det nödvändigt att ta Mark med 9,5% på. Jorden kommer inte att vara i 149 600 000 km från Solen, och 164 000 000 km.
Avståndet från Jorden till Solen har inte förändrats mycket under de senaste 4,5 miljarder åren. Men om Solen kommer att värma upp och vi vill inte att Jorden blir rostade slutligen, vi måste allvarligt överväga möjligheten av migration av planeten.
Det tar en hel del energi! Att flytta Marken — alla sina sex septillion kg (6 x 1024) — bort från Solen du kommer att väsentligt förändra våra orbital parametrar. Om vi tar planet från Solen 164 000 000 km, är mindre uppenbara skillnader:
- Jorden kommer att göra ett varv runt Solen är 14.6% längre
- för att upprätthålla en stabil bana, vår orbital hastighet bör falla med 30 km/s till 28,5 km/s
- om den period av rotation av Jorden förblir densamma (24 timmar), ett år är inte 365, och 418 dagar
- Solen kommer att vara mycket mindre i himlen — 10% — och tidvatten som orsakas av att Solen kommer att vara svagare än för ett par inches
Om Solen kommer att svälla i storlek, och Jorden kommer att röra sig bort från honom, dessa två effekter inte riktigt kompensiruet, Solen kommer att visas mindre från Marken
Men för att få Jorden så långt, att vi måste kunna producera mycket stora förändringar energi: vi kommer att behöva ändra gravitationell potentiell energi i systemet Jorden och Solen. Även om man tar hänsyn till alla andra faktorer, inklusive långsam förflyttning av Jorden runt Solen, som vi har för att ändra orbital energi av Jorden är 4,7 x 1035 joule, vilket motsvarar 1,3 x 1020 terawattimmar: 1015 gånger större än den årliga energi-kostnaden bärs av mänskligheten. Man skulle kunna tro att efter två miljarder år, kommer de att vara annorlunda, är det, men inte mycket. Vi behöver 500 000 gånger mer energi än mänskligheten genererar i världen idag, och alla som kommer att vara på Jordens rörelse på ett säkert ställe.
Den hastighet med vilken planeterna kretsar runt Solen beror på deras avstånd från Solen. Långsam migration av Jorden är 9,5% av avståndet kommer inte att störa banor av andra planeter.
Tekniken är inte svår fråga. En komplex fråga som är mycket mer grundläggande: hur gör vi för att få all denna energi? I verkligheten finns det bara en plats som kommer att tillfredsställa våra behov: det är Solen själv. För närvarande Jorden tar emot cirka 1 500 watt energi per kvadratmeter från Solen. För att få tillräcklig kapacitet för migrering av Jorden efter en viss period av tid, vi måste bygga array (i rymden), som kommer att samla in 4,7 x 1035 joule energi, jämnt, över 2 miljarder år. Detta innebär att vi behöver en mängd med en yta av 5 x 1015 kvadratmeter (och 100% verkningsgrad), vilket motsvarar hela området av tio planeter som vår.
Begreppet utrymme solenergi har varit under utveckling under en lång tid, men ingen har ännu kunnat ana utbud av solceller storlek 5 miljarder kvadratkilometer.
Därför, för att flytta Jorden till en säker bana bort, du kommer att behöva solar panel 5 miljarder kvadratkilometer av 100% effektivitet, all den energi som kommer läggas på att trycka på Jorden till en annan bana för 2 miljarder år. Är det fysiskt möjligt? Absolut. Med modern teknik? Inte på alla. Är detta möjligt i praktiken? Med vad vi vet nu, nästan säkert inte. För att dra en hel planet är svårt av två anledningar: för det första, på grund av styrkan av den gravitationella attraktionen i Solen och på grund av massivitet på Jorden. Men vi har Solen och Jorden, och Solen kommer att värma upp oberoende av våra gärningar. Tills vi räkna ut hur att samla in och använda sådan energi, vi måste andra strategier.
Kan vi rädda Jorden genom att flytta den bort från Solen?
Ilya Hel