Pewnego dnia w przyszłości oceany na Ziemi zaczną wrzeć, niszcząc całe życie na powierzchni planety i czyniąc je całkowicie niezdatnymi do zamieszkania. To globalne ocieplenie jest w pewnym sensie nieuniknione: stopniowe ocieplenie, którego doświadcza Słońce, następuje z powodu stopniowego wypalania się paliwa wewnątrz gwiazdy. Istnieje jednak sposób na utrzymanie Ziemi nadającej się do zamieszkania, jeśli opracujemy długoterminowe rozwiązanie: migrację całej Ziemi. Czy to możliwe?
Musimy dowiedzieć się, jak będzie gorąco i szybko, aby poruszać Ziemią w odpowiednim tempie.
Energię każdej gwiazdy uzyskuje się poprzez łączenie lżejszych pierwiastków w cięższe w rdzeniu. W szczególności nasze Słońce syntetyzuje hel z wodoru w regionach, w których temperatura jądra przekracza 4 000 000 stopni. Im cieplejszy, tym szybsza synteza; w samym sercu rdzenia temperatura sięga 15 000 000 stopni. Ta prędkość jest prawie zawsze stała. Z biegiem czasu procent wodoru w hel zmienia się, a wnętrze nagrzewa się nieco bardziej na przestrzeni miliardów lat. A gdy nastąpi rozgrzewka, obserwujemy:
- zwiększa się jasność - z czasem wydziela się więcej energii
- oświetlenie nieznacznie się powiększa, promień zwiększa się o kilka procent na każdy miliard lat
- jego temperatura pozostaje prawie zawsze stała, wahając się mniej niż 1% na miliard lat.
Wszystko sprowadza się do jednego niewygodnego faktu: ilość energii, która dociera do Ziemi, powoli rośnie w czasie. Na każde 110 milionów lat jasność słońca wzrasta o około 1%. Oznacza to, że energia docierająca do Ziemi również wzrasta o 1% w mniej więcej tym samym czasie. Kiedy Ziemia była cztery miliardy lat młodsza, nasza planeta otrzymywała 70% energii, którą otrzymuje dzisiaj. A za jeden lub dwa miliardy lat, jeśli nic nie zrobimy, na Ziemi powstaną poważne problemy. W pewnym momencie temperatura powierzchni wzrośnie do 100 stopni Celsjusza. Oznacza to, że oceany wyparują.
Film promocyjny:
Jak możemy to złagodzić? Istnieje kilka możliwych rozwiązań:
„Możemy zainstalować szereg dużych odbłyśników w punkcie L1 Lagrange, aby część światła nie docierała do Ziemi.
„Możemy zaprojektować geo-inżynierię atmosferę / albedo naszej planety tak, aby odbijała więcej światła i mniej pochłaniała.
„Możemy uratować planetę przed efektem cieplarnianym, usuwając z atmosfery cząsteczki metanu i dwutlenku węgla.
„Możemy opuścić Ziemię i skupić się na terraformowaniu światów zewnętrznych, takich jak Mars.
Teoretycznie wszystko może działać, ale wymaga ogromnego wysiłku i wsparcia.
Jednak decyzja o migracji Ziemi na odległą orbitę może stać się ostateczna. I chociaż będziemy musieli nieustannie przenosić planetę z orbity, aby utrzymać stałą temperaturę, zajmie to setki milionów lat. Aby skompensować efekt 1% wzrostu jasności Słońca, Ziemię należy przesunąć o 0,5% od Słońca; aby skompensować wzrost o 20% (czyli ponad 2 miliardy lat), Ziemia musi zostać przesunięta o 9,5% dalej. Ziemia nie będzie już 149,6 mln km od Słońca, ale 164 mln km.
Odległość od Ziemi do Słońca nie zmieniła się znacznie w ciągu ostatnich 4,5 miliarda lat. Ale jeśli Słońce się nagrzeje i nie chcemy, aby Ziemia całkowicie się spaliła, będziemy musieli poważnie rozważyć możliwość migracji planet.
To wymaga dużo energii! Przesunięcie Ziemi - w całości z jej sześciu septilionów kilogramów (6 x 1024) - z dala od Słońca znacząco zmieniłoby nasze parametry orbitalne. Jeśli odsuniemy planetę 164 000 000 km od Słońca, istnieją oczywiste różnice:
- Ziemia będzie się kręcić wokół Słońca o 14,6% dłużej
- aby utrzymać stabilną orbitę, nasza prędkość orbitalna musi spaść z 30 km / s do 28,5 km / s
- jeśli okres rotacji Ziemi pozostanie taki sam (24 godziny), rok nie będzie 365, ale 418 dni
- Słońce na niebie będzie znacznie mniejsze - o 10% - a pływy wywoływane przez słońce będą słabsze o kilka centymetrów
Jeśli Słońce powiększa się, a Ziemia się od niego oddala, te dwa efekty nie są w pełni kompensowane; Słońce będzie wydawać się mniejsze od Ziemi.
Ale aby przenieść Ziemię tak daleko, musimy dokonać bardzo dużych zmian energii: będziemy musieli zmienić grawitacyjną energię potencjalną układu Słońce-Ziemia. Nawet biorąc pod uwagę wszystkie inne czynniki, w tym spowolnienie ruchu Ziemi wokół Słońca, musielibyśmy zmienić energię orbitalną Ziemi o 4,7 x 1035 dżuli, co odpowiada 1,3 x 1020 terawatogodzin: 1015-krotności poniesionych rocznych kosztów energii ludzkość. Można by pomyśleć, że za dwa miliardy lat będą inni i są, ale niewiele. Będziemy potrzebować 500 000 razy więcej energii, niż ludzkość generuje obecnie na całym świecie, a wszystko to posłuży do przeniesienia Ziemi w bezpieczne miejsce.
Prędkość, z jaką planety krążą wokół Słońca, zależy od ich odległości od Słońca. Powolna migracja Ziemi na 9,5% odległości nie zakłóci orbit innych planet.
Technologia nie jest najtrudniejszą kwestią. Podchwytliwe pytanie jest o wiele bardziej fundamentalne: jak uzyskać całą tę energię? W rzeczywistości jest tylko jedno miejsce, które zaspokoi nasze potrzeby: samo słońce. Obecnie Ziemia otrzymuje od Słońca około 1500 watów energii na metr kwadratowy. Aby uzyskać wystarczającą moc do migracji Ziemi w odpowiednim czasie, będziemy musieli zbudować tablicę (w kosmosie), która będzie zbierać równomiernie 4,7 x 1035 dżuli energii w ciągu 2 miliardów lat. Oznacza to, że potrzebujemy tablicy o wymiarach 5 x 1015 metrów kwadratowych (i 100% wydajności), co odpowiada całej powierzchni dziesięciu planet, takich jak nasza.
Koncepcja kosmicznej energii słonecznej była rozwijana od dawna, ale nikt nie wyobrażał sobie jeszcze układu ogniw słonecznych o powierzchni 5 miliardów kilometrów kwadratowych.
Dlatego, aby przetransportować Ziemię na bezpieczną orbitę dalej, potrzebny będzie panel słoneczny o powierzchni 5 miliardów kilometrów kwadratowych, w 100% sprawny, którego cała energia zostanie wykorzystana na wypchnięcie Ziemi na inną orbitę w ciągu 2 miliardów lat. Czy jest to fizycznie możliwe? Absolutnie. Z nowoczesną technologią? Ani trochę. Czy jest to praktycznie możliwe? Z tego, co wiemy teraz, prawie na pewno nie. Przeciąganie całej planety jest trudne z dwóch powodów: po pierwsze, ze względu na przyciąganie grawitacyjne słońca i ze względu na masywność Ziemi. Ale mamy właśnie takie Słońce i taką Ziemię, a Słońce będzie się nagrzewać niezależnie od naszych działań. Dopóki nie wymyślimy, jak zebrać i wykorzystać tę ilość energii, będziemy potrzebować innych strategii.
Ilya Khel
