Gwiazdy rodzą się, żyją i umierają. Tak samo będzie ze Słońcem. Ale co to tak naprawdę oznacza dla Ziemi?
Gdy Słońce przeistoczy się w czerwonego olbrzyma, Ziemia odparuje. Może nie jest to happy end, na który wielu liczyło, ale los naszej planety jest przesądzony. Był on już zapisany w momencie jej narodzin. Nie musimy jednak panikować i pośpiesznie pakować manatków przed przeprowadzką do układu Alfa Centauri. Słońce pożyje spokojnie jeszcze 7-8 miliardów lat. Ponieważ ludzie istnieją zaledwie od 40 000 lat, gdyby wiek Ziemi został skompresowany do 24-godzinnej doby, ludzkość zajęłaby co najwyżej ostatnią sekundę życia. Do czasu, gdy paliwo w naszej gwieździe się wypali, powinniśmy być na tyle rozwinięci technologicznie, by gdzieś znaleźć nowy dom.
Powolne umieranie
Co się stanie, gdy Słońce umrze? Wszystkie gwiazdy zaczynają swoje życie jako duże skupiska gazu – głównie wodoru z odrobiną helu i innych pierwiastków. Gaz ma konkretną masę, więc gdy umieścimy go w jednym miejscu, zapadnie się pod własnym ciężarem. To powoduje powstawanie ciśnienia we wnętrzu protogwiazdy, które podgrzewa gaz tak długo, aż stanie się tak gorący, by elektrony zostały pozbawione atomów i doszło do ich jonizacji. Ten stan materii nazywamy plazmą. Atom wodoru (o pojedynczym protonie), łączy się z innym atomem wodoru, tworząc hel, który ma dwa protony i dwa neutrony. Fuzja uwalnia energię w postaci światła i ciepła, co wytwarza ciśnienie na zewnątrz i powstrzymuje dalsze zapadanie się gazu. W ten sposób gwiazda zaczyna „świecić”.
W gwiazdach jest wystarczająco dużo wodoru, aby utrzymać ten proces przez miliardy lat. Ale ostatecznie prawie cały wodór w jądrze Słońca zamieni się w hel. Na tym etapie życia, Słońce nie będzie w stanie wygenerować odpowiednich ilości energii i zacznie zapadać się pod własnym ciężarem. Ciężar ten nie jest w stanie wytworzyć wystarczająco dużo ciśnienia do stopienia helu, tak, jak na początku było w przypadku wodoru.
Rdzeń z helu zacznie się w końcu zapadać. Kiedy tak się dzieje, jest uwalniania energia, choć nie na drodze fuzji. Zamiast tego dochodzi do nagrzewania z powodu zwiększonego ciśnienia – sprężanie dowolnego gazu podnosi jego temperaturę. Ta uwolniona energia generuje więcej światła i ciepła, przez co Słońce stanie się jaśniejsze. Kumulowana energia sprawia, że Słońce zacznie puchnąć i przeobrażać się w czerwonego olbrzyma. Są to naprawdę „czerwone” gwiazdy – temperatura ich powierzchni jest niższa od temperatury powierzchni Słońca. Mimo tego, czerwone olbrzymy są większe od gwiazd pokroju naszej macierzystej.
Nagła śmierć
W badaniu z 2008 r. przeprowadzonym przez astronomów Klausa-Petera Schrödera i Roberta Connona Smitha oszacowano, że Słońce stanie się tak duże, że jego najbardziej zewnętrzne warstwy powierzchniowe rozszerzą się na ok. 170 mln km. Pochłoną planety Merkury, Wenus i Ziemię. Cały proces przemiany w czerwonego olbrzyma potrwa około 5 mln lat.
Z drugiej strony, jasność Słońca wzrasta o około 10% na miliard lat. Ekosfera, czyli strefa wokół planety, gdzie może istnieć woda w stanie ciekłym, znajduje się teraz w odległości 0,95-1,37 j.a. od centrum Układu Słonecznego. Systematycznie będzie ona przesuwać się na zewnątrz. Zanim Słońce zamieni się w czerwonego olbrzyma, Mars znajdzie się w tej strefie. Ziemia tymczasem się spiecze i zamieni w jałową planetę bez oceanów.
Gdy woda się rozpada, wodór ucieka w przestrzeń kosmiczną, a tlen reaguje ze skałami powierzchniowymi. Azot i dwutlenek węgla prawdopodobnie staną się głównymi składnikami atmosfery – podobnie jak dzisiaj ma to miejsce na Wenus. Nie jest jasne, czy ziemska atmosfera kiedykolwiek stanie się tak gęsta jak ta wenusjańska. Zależeć to będzie od tego, czy aktywność wulkaniczna i tektoniczna nadal będą występować.
Mamy nadzieję, że kiedyś uda się nam stworzyć stałą kolonię na Marsie. Ale nawet Czerwona Planeta nie przetrwa „głodu” Słońca. Gdy stanie się ono czerwonym olbrzymem, ekosfera przesunie się do rejonu 49-70 j.a. Miejscem, gdzie mogłyby się rozwinąć organizmy żywe stanie się Pluton i inne planety karłowate, komety i bogate w lód asteroidy z Pasa Kuipera.
Naukowcy zauważyli, że gwiazdy jak Słońce tracą swoją masę w czasie – głównie przez wiatr gwiazdowy. Orbity planet wokół Słońca będą się powoli rozszerzać. Nie uratuje to Ziemi, ale jeżeli zaczniemy działać, może będziemy w stanie przenieść się na Neptuna (lub jedną z planet karłowatych).
W końcu jednak wodór w zewnętrznym jądrze Słońca wyparuje, a nasza gwiazda zacznie się zapadać. To oznacza start kolejnego cyklu. Przez najbliższe 2 mld lat Słońce stopi hel z węglem i tlenem, choć w reakcjach tych jest stosunkowo mało energii. Gdy ostatnie atomy helu zamienią się w cięższe pierwiastki, nie będzie już energii, która utrzymywałaby Słońce w stanie stabilnym. Jądro Słońca zamieni się w białego karła. Zewnętrzne warstwy rozszerzonej gwiazdy ostatecznie przeobrażą się w mgławicę planetarną. Jeżeli do tego czasu jakimś cudem przetrwamy (mało prawdopodobne), to już nie na Ziemi. Choć obecnie brakuje nam „planety B”, wciąż jest wystarczająco dużo czasu, by zaplanować przeprowadzkę gdzie indziej.
