На протяжении десятилетий астрономы считали, что судьба Земли предрешена. Примерно через пять миллиардов лет, когда Солнце исчерпает запасы водорода в своём ядре и начнёт превращаться в красный гигант, его внешние слои должны будут расшириться настолько, что наша планета окажется поглощена раскалённой звездой.
Однако новое исследование показывает, что этот сценарий может оказаться не единственным. Учёные пришли к выводу, что Земля всё же имеет шанс избежать поглощения. Хотя жизнь на ней к тому времени исчезнет задолго до этих событий, сама планета, возможно, переживёт превращение Солнца в гигантскую звезду. Результаты основаны на более современных моделях эволюции звёзд и уточнённых расчётах гравитационных взаимодействий.
Что произойдёт с Солнцем через миллиарды лет
Солнце — звезда среднего размера, существующая уже около 4,6 миллиарда лет. Сейчас оно находится примерно в середине своего жизненного пути.
Основной источник его энергии — термоядерные реакции превращения водорода в гелий в центральной части звезды.
Когда запасы водорода будут исчерпаны, структура Солнца начнёт меняться. Его внешние оболочки значительно расширятся, а сама звезда превратится в красный гигант.
Диаметр Солнца увеличится во много раз. Температура поверхности станет ниже, однако суммарная светимость существенно возрастёт.
Позже звезда вступит в следующую стадию эволюции — фазу асимптотической ветви гигантов (AGB), во время которой снова значительно увеличится в размерах и начнёт активно терять массу, выбрасывая вещество в окружающее пространство. В конечном итоге Солнце сбросит внешние оболочки, а его ядро превратится в белый карлик.
Почему раньше считалось, что Земля неизбежно погибнет
Казалось бы, если Солнце станет значительно больше, его поверхность просто достигнет земной орбиты.
Но ситуация сложнее.
Во время превращения звезды в красный гигант начинают действовать сразу два противоположных процесса.
Первый действительно приближает Землю к Солнцу. По мере расширения звезды усиливаются приливные взаимодействия между ней и планетой. Эти силы постепенно отнимают у Земли орбитальную энергию, заставляя её медленно спирально двигаться внутрь.
Именно этот механизм долгое время считался определяющим, поэтому большинство моделей предсказывало неизбежное поглощение нашей планеты.
Но есть ещё один важный фактор
Одновременно происходит другой процесс.
Стареющее Солнце начинает интенсивно терять массу. Его мощный звёздный ветер уносит огромное количество вещества в межпланетное пространство.
Когда масса звезды уменьшается, её гравитационное притяжение ослабевает.
В результате орбиты планет постепенно расширяются.
Иными словами, Земля начинает удаляться от Солнца.
Именно баланс между этими двумя противоположными эффектами и определяет окончательную судьбу планеты. Если приливные силы окажутся сильнее, Земля будет поглощена. Если же потеря массы окажется доминирующим фактором, орбита нашей планеты станет постепенно увеличиваться.
Что изменилось в новом исследовании
Авторы новой работы пересмотрели один из самых сложных элементов подобных расчётов — механизм приливного взаимодействия внутри звезды.
За последние пятнадцать лет модели внутреннего строения красных гигантов значительно улучшились.
Теперь физики гораздо лучше понимают, как распространяется энергия приливов внутри огромных разреженных оболочек стареющих звёзд.
Оказалось, что прежние модели, вероятно, переоценивали эффективность этого процесса.
Новые расчёты показывают, что приливное торможение может быть заметно слабее, чем считалось раньше.
Это означает, что ослабление гравитации вследствие потери массы получает большее значение, чем предполагалось ранее.
Земля может постепенно удалиться от Солнца
Используя обновлённые модели, исследователи пришли к неожиданному выводу.
При современном уровне знаний существует вполне реалистичный сценарий, при котором Земля не попадёт внутрь расширившегося Солнца.
По мере потери звездой массы орбита нашей планеты будет медленно увеличиваться.
Если этот процесс окажется достаточно сильным, Земля останется за пределами максимального радиуса красного гиганта.
Учёные подчёркивают, что речь идёт не о доказанном факте, а о наиболее вероятном сценарии в рамках современных моделей. Окончательный ответ потребует дальнейших исследований эволюции звёзд солнечного типа.
Какие планеты точно не смогут спастись
Для внутренних планет прогноз остаётся практически неизменным.
Меркурий неизбежно окажется внутри расширившегося Солнца.
Та же судьба ожидает Венеру.
Даже новые расчёты показывают, что эти две планеты будут поглощены внешними слоями звезды.
Марс, напротив, как и Земля, по новым моделям имеет хорошие шансы избежать подобной участи благодаря постепенному расширению своей орбиты.
Это не означает спасение жизни на Земле
Даже если сама планета сохранится, никакой жизни на её поверхности уже не останется.
Задолго до превращения Солнца в красного гиганта его светимость начнёт постепенно увеличиваться.
Через несколько сотен миллионов лет это приведёт к испарению мирового океана.
После этого разрушится климатическая система, атмосфера станет непригодной для сложных форм жизни, а поверхность Земли превратится в чрезвычайно горячую и сухую пустыню.
К моменту максимального расширения Солнца планета уже давно будет полностью необитаемой независимо от того, окажется ли она поглощённой звездой или продолжит обращаться вокруг неё.
Почему результаты имеют большое значение
На первый взгляд подобные исследования касаются чрезвычайно далёкого будущего и не имеют практического значения.
Однако именно такие расчёты позволяют лучше понимать эволюцию звёзд и планетных систем.
Сегодня астрономы наблюдают множество красных гигантов, вокруг которых продолжают существовать планеты.
Понимание того, какие из них способны пережить старение своих звёзд, помогает интерпретировать реальные наблюдения и совершенствовать модели развития планетных систем.
Кроме того, аналогичные процессы однажды будут происходить практически со всеми звёздами, похожими на Солнце.
Новая картина будущего Солнечной системы
Исследование не отменяет неизбежную эволюцию Солнца, но показывает, что судьба Земли может оказаться менее однозначной, чем считалось ранее. Ключевую роль играет тонкий баланс между двумя процессами: приливным притяжением, которое стремится приблизить планету к звезде, и потерей солнечной массы, постепенно расширяющей её орбиту. Новые модели свидетельствуют, что второй эффект может оказаться сильнее первого. Если дальнейшие исследования подтвердят эти расчёты, Земля сможет избежать поглощения, хотя к тому времени она уже миллиарды лет будет представлять собой безжизненный раскалённый мир, обращающийся вокруг медленно остывающего остатка бывшего Солнца.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
