25.11.2008. - Далёкая звезда осветила планы спасения Земли от смерти Солнца

Далёкая звезда осветила планы спасения Земли от смерти Солнца

24 ноября 2008

Когда Солнце подойдёт к финалу своей жизни, прежде чем превратиться в белого карлика, оно раздуется в сотню раз. Для Земли это не сулит ничего хорошего. И хотя случится такая неприятность через миллиарды лет, неугомонные учёные не только горячо спорят — что же в точности произойдёт со светилом и нашим миром, но даже обдумывают разные варианты спасения целой планеты. Новое открытие стало прекрасным поводом вернуться к этой теме.

Звезда HD 102272 расположена в 1200 световых годах от нас в созвездии Льва. Это красный гигант, который прекрасно иллюстрирует, что произойдёт с престарелым Солнцем лет эдак через 5-7 миллиардов.

Знаменитый польский астроном Александр Вольщан (Alexander Wolszczan), работающий в университете Пенсильвании, и его коллега Анджей Недзельский (Andrzej Niedzielski) из университета Николая Коперника (Uniwersytet Mikolaja Kopernika), а также ещё несколько их соратников из этих двух университетов воспользовались 9,2-метровым телескопом Hobby-Eberly обсерватории McDonald, что в Техасе, и пронаблюдали, как меняется со временем спектр этой звезды.

Они обнаружили регулярные сдвиги в спектральных линиях, которые говорили о колебаниях лучевой скорости светила, а следовательно, — о присутствии планеты. Таким способом учёные открывали экстрасолнечные миры десятки раз, но тут — особый случай. Посчитав все параметры, астрономы удивились — планета вращалась на расстоянии 0,6 астрономической единицы от своего огромного солнца, фактически едва уворачиваясь от его губительных объятий.

Новая планета обладает "весом" в шесть масс Юпитера, и потому близость раскалённого гиганта для неё не столь уж опасна, как это было бы в случае с Землёй. И всё же находка подняла интересные вопросы, связанные с выживанием планет в системе звезды, которая превращается в красного гиганта.

Скажем, не вполне ясно, почему планета-гигант не "ушла" глубже, тормозясь в потоках материи, извергаемой светилом. Астрономы говорят, что у HD 102272 есть некая "зона уклонения", или "зона спасения", в которой планета может избежать поедания звездой. И удивительно то, что зона эта оказалась необычайно близко к раздувшемуся солнцу: из всех открытых экзопланет — это самая близкая к красному гиганту.

Почему эта зона существует? Закономерность ли это для красных гигантов, или HD 102272 — редкий случай? Вольщан и его коллеги только пытаются разобраться в этих вопросах. Кстати, Александр известен постоянным читателям "Мембраны" по прошлогоднему открытию планеты с почти земным годом, что также обращается вокруг умирающей звезды.

Сопоставление данных об этих мирах, так же как информации о других планетах, живущих в эпоху фактической гибели своего светила, поможет лучше понять — что произойдёт и с Солнечной системой.

Любопытно, что особенности поведения спектра HD 102272 указывают не только на одну крупную планету, но на возможное присутствие там ещё одной планеты меньшей массы. Если она подтвердится, данная звезда станет первым известным красным гигантом с числом планет больше одной. А ведь там могли быть и планеты земного типа. Что с ними стало?

Надо отметить, учёным уже известны объекты, которые не только видели самую раздутую стадию красного гиганта своей звезды, но даже пережили погружение внутрь его поверхности. В первом примере спасшимся оказался коричневый карлик, во втором — газовый гигант. Как видим, большая масса — залог успеха.

Но, может, и Земле повезёт? Давно была высказана мысль, что из-за потери Солнцем массы наша планета будет постепенно отодвигаться от него естественным образом. Однако новейшие расчёты показывают: отодвигаться-то она от Солнца станет, но совершенно недостаточно, так что всё же будет поглощена им.

Наших далёких потомков (если предположить, что человечество ещё будет существовать к тому моменту), впрочем, волновать должно не это грядущее поглощение, а то, что случится намного раньше.

Ещё не превратившись в красного гиганта окончательно, Солнце начнёт раздуваться, повышая свою светимость. "Всего" через 1,1 миллиарда лет оно будет сиять для нас на 11% ярче, чем сейчас, а это приведёт к повышению средней температуры на планете с нынешних 14 до 50 градусов Цельсия.

Если помните, климатологи, опасающиеся глобального потепления в следующие 100 лет, оперируют парой градусов повышения, живописуя просто ужасающие перемены. Что уж говорить о 36?

Если вы полагаете, что поднявшееся море всё затопит, — вы ошибаетесь. При таком нагреве океаны испарятся даже без всякого кипячения. Водяной пар, поднявшийся в атмосферу, ещё сильнее усугубит перегрев. Да к тому же он будет постепенно разлагаться мощным солнечным ультрафиолетом, причём получающийся водород из верхних слоёв атмосферы будет утекать в космос.

Ещё за миллиарды лет до того, как гибнущее и распухающее Солнце достигнет наибольшего своего диаметра (больше диаметра орбиты Земли), климат на нашей планете изменится настолько, что мир, который мы знаем, исчезнет. Человечество – тоже. Или оно покинет планету, или переместит саму Землю подальше от светила (иллюстрация SuperPimp /worth1000.com).

Кто выживет на поверхности такого мира? Разве что археи, полагают исследователи (и то — лишь временно). И если человечество далёкого будущего не захочет переселяться в герметичные подземные бункеры, изолированные от погибшей биосферы, ему придётся придумать что-то другое.

Может, просто переселиться всем миром на другую планету? В этом есть здравое зерно. Если в районе орбиты Земли будет очень жарко, то сначала на Марсе (где воды в виде льда – полным-полно), а позже (когда Солнце разуется ещё сильнее) — на спутниках Юпитера, может статься, как раз будет комфортно. Растают льды на Европе, превратятся в гостеприимные океаны...

Мы можем только догадываться, какими технологиями будет располагать человечество к тому моменту. Но даже с самыми невероятными типами приводов космических аппаратов сложно себе представить эвакуацию целого мира. Писатели-фантасты обычно не заостряют на этом внимание, когда описывают подобный исход человечества. Но фактор большого числа со счетов не спишешь. Переправить на другую планету миллиардов эдак 10-20 — задача трудно решаемая. Скажем, в привычных всем шаттлах это примерно по три запуска ежедневно в течение 2700 лет.

Альтернатива переселению давно придумана — надо изменить орбиту Земли, отодвинуть её подальше от Солнца. "Почему бы просто не начать запускать ракеты с Земли в одну сторону?" — спрашивают некоторые. Ведь каждый запуск по закону сохранения импульса чуть-чуть меняет траекторию самой планеты. Увы, даже старт одного миллиарда 10-тонных ракет изменит орбитальную скорость Земли всего на 20 нанометров в секунду, что ничтожно мало по сравнению с ней самой (30 километров в секунду).

Но тут на помощь приходят учёные, пробующие хотя бы в теории представить — как бы этот фокус со сменой "места жительства" планеты провернуть.

Об одном из способов мы коротко упоминали ещё несколько лет назад.

Тогда Грегори Лафлин (Greg Laughlin) из обсерватории университета Калифорнии (UCO), его соратник по университету Дон Корыцански (Don Korycansky) и Фред Адамс (Fred Adams) из университета Мичигана (University of Michigan) предложили сместить орбиту нашей планеты при помощи серии близких проходов крупных объектов из пояса Койпера.

Поскольку тела там движутся медленно, им достаточно придать не столь уж большой импульс, чтобы столкнуть внутрь Солнечной системы. Далее нужно корректировать траекторию этих объектов так, чтобы они прошли на определённом расстоянии и с определённой стороны от Земли.

Гравитационное взаимодействие при каждом таком сближении чуть-чуть изменит параметры земной орбиты.

Потребуется миллион таких сближений, чтобы увеличить радиус земной орбиты в полтора раза. Причём растянуть эти гравитационные толчки нужно будет на многие тысячелетия — Солнце ведь начнёт раздуваться медленно. К моменту, когда дневная звезда станет в 2,2 раза ярче, как раз на орбите Марса поток излучения будет такой, как на Земле сейчас.

Миллион смещённых со своих орбит астероидов... Несколько расхолаживает пыл. Но авторы "проекта" говорят, что многие тела можно будет использовать для разгона Земли многократно. Нужно лишь рассчитать их траекторию так, чтобы после первого пролёта близ голубой планеты они делали разворот у Юпитера (получая импульс от него) и возвращались снова к Земле.

А чем тянуть сами эти объекты пояса Койпера — найдётся. Тут можно приспособить и гравитационный тягач (который вообще-то придумали, чтобы уводить опасные астероиды от Земли), и просто внедрять в поверхность тел, покрытых льдом, установки, которые испаряли бы лёд и выбрасывали пар в качестве рабочего тела.

В общем, для грядущей цивилизации такая работа может оказаться выполнимой, хотя и займёт бесчисленные поколения.

Единственный, но существенный минус — подобный способ смещения Земли очень опасен. Всего один по ошибке попавший в нашу планету астероид (а каждый из них должен насчитывать в поперечнике порядка 100 км, это куда крупнее того "камня", что погубил динозавров), и Земля будет стерилизована "до уровня бактерий", — честно предупреждает Лафлин. А ведь дистанция пролёта по космическим меркам мизерная — 10 тысяч км от поверхности Земли.

Может, есть более спокойный вариант спасения?

Недавно Колин Макиннес (Colin McInnes) из университета Стратклайда (University of Strathclyde) предложил более реальный вариант.

Человечество должно "надуть" солнечный парус. Всего один, правда, с поперечником в 19,2 диаметра Земли (в виде диска). Для мира невесомости это не столь уж невыполнимая инженерная задача, хотя придётся предусмотреть активный контроль за соблюдением формы в условиях гравитационных возмущений со стороны Луны.

Но главное, материала потребуется переместить несравненно меньше, чем общая масса миллиона астероидов в схеме Корыцански, Адамса и Лафлина. Поскольку парус должен состоять из металлической плёнки толщиной всего 8 микрометров, на его постройку придётся распотрошить всего лишь один 9-километровый астероид, богатый железом и никелем.

Колин вычислил, что суперпарус следует расположить на расстоянии в пять раз дальше Луны и наклонить под углом в 35° к направлению на Солнце. Находясь в области, где сила давления света и сила притяжения Земли будут уравновешены, парус начнёт смещаться, через гравитацию сдвигая и Землю. Конечно, такое изменение орбиты будет очень медленным, но зато верным.

Получается, что в теории способы изменить орбиту Земли — есть. Они даже более-менее выполнимы. Но ещё одно вычисление всё того же Грегори Лафлина заставляет подумать над сложностью совсем иного порядка.

Ведь планеты влияют друг на друга. И перемещение нашего мира может дестабилизировать, скажем, Меркурий. А изменение его орбиты, говорит Грег, способно перевести в хаотический режим всю внутреннюю Солнечную систему. В таком случае людям придётся брать под активный контроль не только орбиту Земли, но и орбиты ряда соседних миров.

Как бы ни пришлось строить ещё три сверхгигантских паруса.

Сам Лафлин, надо отметить, к собственным достижениям на ниве передвижения планет относится с юмором. Он вовсе не страдает манией величия и не считает, будто грядущее человечество примется спасать Землю непременно его методом. Всё куда проще — такие численные эксперименты и мысленное разрешение нетривиальных задач, как объясняет Грег, — помогают учёным лучше понять динамику планетарных систем, их эволюцию.

А коль скоро никого не удивляет, что астрономов интересуют события в системах, отстоящих на сотни и тысячи световых лет от Земли, не стоит и удивляться, что они с не меньшим любопытством заглядывают в столь отдалённое будущее нашего собственного мира.

http://www.membrana.ru/articles/global/2008/11/24/193500.html