Un giorno, in futuro, gli oceani della Terra bolliranno, distruggendo tutta la vita sulla superficie del pianeta e rendendolo completamente inabitabile. Questo riscaldamento globale è in un certo senso inevitabile: il graduale riscaldamento sperimentato dal Sole si verifica a causa del graduale esaurimento del carburante all'interno della stella. Tuttavia, c'è un modo per mantenere la Terra abitabile se sviluppiamo una soluzione a lungo termine: la migrazione dell'intera Terra. È possibile?
Dobbiamo capire quanto si surriscalda e quanto velocemente accadrà per muovere la Terra a un ritmo.
Il modo in cui ogni stella ottiene la sua energia è fondendo elementi più leggeri in quelli più pesanti nel nucleo. Il nostro Sole, in particolare, sintetizza l'elio dall'idrogeno nelle regioni in cui la temperatura interna supera i 4.000.000 di gradi. Più caldo, più veloce è il tasso di sintesi; nel cuore del nucleo la temperatura raggiunge i 15.000.000 di gradi. Questa velocità è quasi sempre costante. Nel tempo, la percentuale di idrogeno in elio cambia e l'interno si riscalda un po 'di più nel corso di miliardi di anni. E quando si verifica il riscaldamento, osserviamo quanto segue:
- la luminosità aumenta - più energia viene emessa nel tempo
- il luminare aumenta leggermente di dimensioni, il raggio aumenta di diversi punti percentuali per ogni miliardo di anni
- la sua temperatura rimane quasi sempre costante, variando di meno dell'1% per miliardo di anni.
Tutto si riduce a un fatto scomodo: la quantità di energia che raggiunge la Terra aumenta lentamente nel tempo. Ogni 110 milioni di anni, la luminosità solare aumenta di circa l'1%. Ciò significa che anche l'energia che raggiunge la Terra aumenta dell'1% circa nello stesso tempo. Quando la Terra era di quattro miliardi di anni più giovane, il nostro pianeta ha ricevuto il 70% dell'energia che riceve oggi. E tra uno o due miliardi di anni, se non facciamo nulla, si formeranno problemi significativi sulla Terra. Ad un certo punto, la temperatura della superficie salirà a 100 gradi Celsius. Cioè, gli oceani evaporeranno.
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Come possiamo mitigarlo? Esistono diverse soluzioni possibili:
“Possiamo installare una serie di grandi riflettori nel punto L1 di Lagrange per impedire che parte della luce raggiunga la Terra.
“Possiamo geo-ingegnerizzare l'atmosfera / albedo del nostro pianeta in modo che rifletta più luce e assorba di meno.
“Possiamo salvare il pianeta dall'effetto serra rimuovendo le molecole di metano e anidride carbonica dall'atmosfera.
“Possiamo lasciare la Terra e concentrarci sulla terraformazione di mondi esterni come Marte.
In teoria, tutto può funzionare, ma ci vorrà uno sforzo e un supporto enormi.
Tuttavia, la decisione di migrare la Terra su un'orbita remota potrebbe diventare definitiva. E anche se dovremo spostare costantemente il pianeta fuori dall'orbita per mantenere la temperatura costante, ci vorranno centinaia di milioni di anni. Per compensare l'effetto di un aumento dell'1% della luminosità del Sole, la Terra deve essere spostata dello 0,5% dal Sole; per compensare l'aumento del 20% (cioè oltre 2 miliardi di anni), la Terra deve essere spostata ulteriormente del 9,5%. La Terra non sarà più a 149,6 milioni di km dal Sole, ma a 164 milioni di km.
La distanza dalla Terra al Sole non è cambiata molto negli ultimi 4,5 miliardi di anni. Ma se il Sole si riscalda e non vogliamo che la Terra si arrostisca completamente, dovremo considerare seriamente la possibilità di migrazione planetaria.
Ci vuole molta energia! Spostare la Terra - tutti i suoi sei settilioni di chilogrammi (6 x 1024) - lontano dal Sole altererebbe in modo significativo i nostri parametri orbitali. Se spostiamo il pianeta a 164.000.000 di km dal Sole, ci sono ovvie differenze:
- La Terra ruoterà intorno al Sole del 14,6% in più
- per mantenere un'orbita stabile, la nostra velocità orbitale deve scendere da 30 km / sa 28,5 km / s
- se il periodo di rotazione terrestre rimane lo stesso (24 ore), l'anno non sarà 365, ma 418 giorni
- Il sole sarà molto più piccolo nel cielo - del 10% - e le maree causate dal sole saranno più deboli di alcuni centimetri
Se il Sole aumenta di dimensioni e la Terra si allontana da esso, questi due effetti non sono del tutto compensati; Il sole apparirà più piccolo dalla Terra.
Ma per portare la Terra così lontano, dobbiamo fare cambiamenti energetici molto grandi: avremo bisogno di cambiare l'energia potenziale gravitazionale del sistema Sole-Terra. Anche tenendo conto di tutti gli altri fattori, compreso il rallentamento del moto della Terra attorno al Sole, dovremmo modificare l'energia orbitale della Terra di 4,7 x 1035 joule, che equivale a 1,3 x 1020 terawattora: 1015 volte i costi energetici annuali sostenuti umanità. Si potrebbe pensare che tra due miliardi di anni saranno diversi, e lo sono, ma non molto. Avremo bisogno di 500.000 volte più energia di quella che l'umanità genera oggi nel mondo, e tutto servirà per portare la Terra al sicuro.
La velocità con cui i pianeti ruotano attorno al sole dipende dalla loro distanza dal sole. La lenta migrazione della Terra al 9,5% della distanza non interromperà le orbite di altri pianeti.
La tecnologia non è la domanda più difficile. La domanda delicata è molto più fondamentale: come otteniamo tutta questa energia? In realtà, c'è un solo posto che soddisferà le nostre esigenze: il sole stesso. Attualmente, la Terra riceve circa 1500 watt di energia per metro quadrato dal Sole. Per ottenere energia sufficiente per migrare la Terra nel giusto lasso di tempo, dovremo costruire un array (nello spazio) che raccoglierà 4,7 x 1035 joule di energia, in modo uniforme, in 2 miliardi di anni. Ciò significa che abbiamo bisogno di un array di 5 x 1015 metri quadrati (e un'efficienza del 100%), che è equivalente all'intera area di dieci pianeti, come il nostro.
Il concetto di energia solare spaziale è in sviluppo da molto tempo, ma nessuno ha ancora immaginato un array di celle solari di 5 miliardi di chilometri quadrati.
Pertanto, per trasportare la Terra su un'orbita sicura più lontana, sarà necessario un pannello solare di 5 miliardi di chilometri quadrati, efficiente al 100%, la cui energia verrà spesa per spingere la Terra in un'altra orbita in 2 miliardi di anni. È fisicamente possibile? Assolutamente. Con la tecnologia moderna? Affatto. È praticamente possibile? Con quello che sappiamo ora, quasi certamente no. Trascinare un intero pianeta è difficile per due motivi: primo, a causa dell'attrazione gravitazionale del sole e per la massa della terra. Ma abbiamo solo un tale Sole e una tale Terra, e il Sole si riscalderà indipendentemente dalle nostre azioni. Fino a quando non scopriremo come raccogliere e utilizzare questa quantità di energia, avremo bisogno di altre strategie.
Ilya Khel
