En dag i fremtiden Jordens oceaner vil koge, dræbe alt liv på jordens overflade, og gør det helt ubeboelig. Denne globale opvarmning er i en vis forstand uundgåeligt: den gradvise opvarmning opleves af Solen er på grund af den gradvise udbrænding af brændstof inde i stjernen. Der er imidlertid en måde at holde Jorden beboelige, at hvis vi udvikler en langsigtet løsning: migration af hele Jorden. Er det muligt?
Vi er nødt til at finde ud af, hvor varmt det bliver, og hvor hurtigt det vil ske, for at flytte Jorden i tempo.
Den måde, hvorpå hver stjerne får sin energi, der ligger i en fusion af lettere grundstoffer til tungere i kernen. Vores stjerne, Solen, især for syntese af helium ud fra brint i områder, hvor temperaturen i kernen overstiger 4 000 000 grader. Jo varmere, jo hurtigere hastighed af syntesen; i hjertet af den centrale temperatur når 15,000,000 grader. Denne hastighed er næsten altid konstant. I lang tid forholdet mellem brint og helium ændringer, og den indre varmes op af en lidt stærkere for milliarder af år. Og når den er opvarmet, kan vi konstatere følgende:
- lysstyrken stiger — mere energi udstråles over tid
- skinnede lidt stigninger i størrelse, radius stiger med et par procent hvert milliarder år
- temperaturen er næsten altid konstant, varierende fra mindre end 1% for en milliard år.
Det hele kan koges ned til et ubehageligt faktum: den mængde energi, der når Jorden, langsomt voksende over tid. For 110 millioner år, solens luminositet øges med omkring 1%. Dette betyder, at den energi i at nå Jorden er også steget med 1% i samme periode. Når Jorden var fire milliarder år yngre end vores planet får 70% af den energi, der er modtaget i dag. Og efter yderligere to milliarder år, hvis vi ikke gør noget, på Jorden og udgjorde en betydelig problemer. På et tidspunkt overfladen stiger temperaturen til 100 grader Celsius. Der er oceaner vil fordampe.
Hvordan kan vi afbøde? Der er flere mulige løsninger:
- Vi kan installere en række store reflekser på Lagrange-punkt L1, for at forhindre, at en del af lyset at nå Jorden.
- Vi kan ændre ved hjælp af geoengineering atmosfæren/albedo på planeten til at reflektere mere lys og absorbere mindre.
- Vi kan redde planeten fra drivhuseffekten, ved at fjerne molekyler af metan og kuldioxid fra atmosfæren.
- Vi kan forlade Jorden og fokusere på den eksterne terraforming verdener som Mars.
I teorien kan det arbejde, men det vil kræve en enorm indsats og støtte.
Men beslutningen om at migrere til en ekstern kredsløb om Jorden vil være den sidste. Og selvom vi altid er nødt til at omstille den planet fra rummet, for at holde temperaturen konstant, vil det tage hundredvis af millioner af år. For at kompensere for effekten af 1% stigning i solens lysstyrke, er vi nødt til at få Landet på 0,5% af den afstand fra Solen; for at kompensere for den stigning på 20% (der er 2 milliarder år), er det nødvendigt at tage Jord med 9,5%. Jorden vil ikke være i 149 600 000 km fra Solen, og 164 000 000 km.
Afstanden fra Jorden til Solen har ikke ændret sig meget i løbet af de sidste 4,5 milliarder år. Men hvis Solen vil varme op og vi ønsker ikke, at Jorden bliver ristet til sidst, vil vi nødt til seriøst at overveje muligheden for migration af planeten.
Det tager en masse energi! At flytte Jorden — alle sine seks septillion kg (6 x 1024) — væk fra Solen, du vil ændre vores orbitale parametre. Hvis vi tager den planet fra Solen 164 000 000 km, er mindre indlysende forskelle:
- Jorden vil lave en revolution omkring Solen er 14.6% længere
- for at opretholde et stabilt kredsløb, vores orbital hastighed skal falde med 30 km/s til 28,5 km/s
- hvis den periode af rotation af Jorden forbliver den samme (24 timer), et år er ikke 365, og 418 dage
- Solen vil være meget mindre i himlen — 10% — og tidevandet skyldes at Solen er svagere end et par tommer
Hvis Solen vil svulme op i størrelse, og Jorden vil bevæge sig væk fra ham, disse to effekter ikke helt kompensiruet; Solen vil se mindre ud fra Jorden
Men for at bringe Jorden så langt, er vi nødt til at producere meget store energimæssige ændringer: vi bliver nødt til at ændre den gravitationelle potentielle energi af systemet Solen og Jorden. Selv om man tager højde for alle andre faktorer, herunder den langsomme bevægelse af Jorden rundt om Solen, er vi nødt til at ændre orbital energi af Jorden er 4,7 x 1035 joule, hvilket svarer til 1,3 x 1020 terawatt-timer: 1015 gange større end de årlige udgifter til energi, som afholdes af menneskeheden. Man skulle tro, at efter to milliarder år, vil de være forskellige, det er, men ikke meget. Vi har brug for 500 000 gange mere energi, end menneskeheden genererer i verden i dag, og alle, der vil være på bevægelsen af Jorden på et sikkert sted.
Den hastighed, som planeterne kredser omkring Solen, afhænger af deres afstand til Solen. Langsomme migration af Jorden er 9,5% af afstanden ikke vil forstyrre baner af andre planeter.
Teknologi er ikke svært spørgsmål. Et komplekst emne, der er meget mere grundlæggende: hvordan får vi alle til denne energi? I virkeligheden er der kun ét sted, der vil tilfredsstille vores behov: det er Solen selv. I øjeblikket modtager Jorden omkring 1.500 watt energi per kvadratmeter fra Solen. For at opnå tilstrækkelig kapacitet til migration af Jorden for en ønsket periode, vi er nødt til at bygge array (i rummet), som vil indsamle 4.7 x 1035 joule energi, jævnt, over 2 milliarder år. Det betyder, at vi har brug for et array med et område på 5 x 1015 kvadratmeter (og 100% effektivitet), svarer til hele det område af ti planeter som vores.
Begrebet space solar power har været under udvikling i lang tid, men som ingen endnu havde forestillet vifte af solceller og størrelsen på 5 millioner kvadratkilometer.
Derfor, for at flytte Jorden til en sikker bane væk, vil du har brug for solar panel 5 millioner kvadratkilometer af 100% effektivitet, al den energi, som vil blive brugt på at skubbe Jorden til en anden bane for 2 milliarder år. Er det fysisk muligt? Helt. Med moderne teknologi? Overhovedet ikke. Er dette muligt i praksis? Med, hvad vi ved nu, næsten helt sikkert ikke. Til at trække en hel planet er svært for to grunde: for det første, på grund af styrken af den gravitationelle tiltrækning af Solen, og på grund af den massivitet af Jorden. Men vi har Solen og Jorden, og Solen vil varme op, uanset hvad vore gerninger. Indtil vi finde ud af, hvordan at indsamle og bruge sådanne energi, vi har brug for andre strategier.
Kan vi redde Jorden ved at flytte det væk fra Solen?
Ilya Hel