Seit Anbeginn der Menschheitsgeschichte haben die Menschen verstanden, dass die Sonne ein zentraler Bestandteil des Lebens ist, wie wir es kennen. Ihre Bedeutung für unzählige mythologische und kosmologische Systeme auf der ganzen Welt ist ein Beweis dafür. Aber als unser Verständnis davon reifte, lernten wir, dass die Sonne schon lange vor uns hier war und noch lange nach unserem Tod hier sein wird. Unsere Sonne hat sich vor etwa 4,6 Barrenjahren gebildet und begann ihr Leben etwa 40 Millionen Jahre vor der Entstehung unserer Erde.
Seitdem befindet sich die Sonne in ihrer sogenannten Hauptsequenz, in der die Kernfusion in ihrem Kern dazu führt, dass sie Energie und Licht emittiert und uns hier auf der Erde ernährt. Dies wird weitere 4,5 – 5,5 Milliarden Jahre dauern, dann wird es seinen Vorrat an Wasserstoff und Helium aufbrauchen und einige ernsthafte Veränderungen durchmachen. Unter der Annahme, dass die Menschheit noch lebt und die Erde zu dieser Zeit ihr Zuhause nennt, sollten wir in Betracht ziehen, den Weg zu gehen!
Die Geburt unserer Sonne:
Die vorherrschende Theorie über die Entstehung unserer Sonne und unseres Sonnensystems ist bekannt als Nebeltheorie , die besagt, dass die Sonne und alle Planeten vor Milliarden von Jahren als riesige Wolke aus molekularem Gas und Staub entstanden sind. Dann, vor ungefähr 4,57 Milliarden Jahren, erfuhr diese Wolke in ihrem Zentrum einen Gravitationskollaps, bei dem alles von einem vorbeiziehenden Stern bis zu einer durch eine Supernova verursachten Schockwelle den Prozess auslöste, der zur Geburt unserer Sonne führte.
Dies geschah im Wesentlichen, nachdem sich Staub- und Gasblasen in dichteren Regionen zu sammeln begannen. Da diese Regionen immer mehr Materie anzogen, begannen sie sich aufgrund der Impulserhaltung zu drehen, während sie sich durch zunehmenden Druck aufheizten. Das meiste Material endete in einer Kugel in der Mitte, während der Rest zu einer großen Scheibe plattgedrückt wurde, die sich darum kreiste.
Junge Sterne sind von einer Gas- und Staubscheibe umgeben, die als protoplanetare Scheibe bezeichnet wird. Aus dieser Scheibe werden Planeten gebildet, und das Vorhandensein von Wassereis in der Scheibe beeinflusst, wo sich verschiedene Arten von Planeten bilden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Die Kugel im Zentrum würde schließlich die Sonne bilden, während die Materiescheibe die Planeten bilden würde. Die Sonne verbrachte dann die nächsten 100.000 Jahre als kollabierender Protostern, bevor Temperatur und Druck im Inneren die Fusion in ihrem Kern entzündeten. Die Sonne begann als T Tauri-Stern – ein wild aktiver Stern, der einen intensiven Sonnenwind ausstieß. Und nur wenige Millionen Jahre später hat es sich in seiner heutigen Form niedergelassen.
Hauptfolge:
In den letzten 4,57 Milliarden Jahren (ein oder zwei Tage geben oder nehmen) befand sich die Sonne in der Hauptsequenz ihres Lebens. Dies ist durch den Prozess gekennzeichnet, bei dem Wasserstoffbrennstoff unter enormem Druck und Temperaturen in seinem Kern in Helium umgewandelt wird. Neben der Veränderung der Eigenschaften seiner Bestandteile erzeugt dieser Prozess auch eine enorme Menge an Energie. Alles in allem werden jede Sekunde 600 Millionen Tonnen Materie in Neutrinos, Sonnenstrahlung und ungefähr 4 x 1027Watt Energie.
Dieser Prozess kann natürlich nicht ewig dauern, da er auf die Anwesenheit von Stoffen angewiesen ist, die regelmäßig verbraucht werden. Im Laufe der Zeit wird mehr Wasserstoff in Helium umgewandelt, der Kern wird weiter schrumpfen, wodurch sich die äußeren Schichten der Sonne näher zum Zentrum bewegen und eine stärkere Gravitationskraft erfahren.
Dadurch wird mehr Druck auf den Kern ausgeübt, dem eine resultierende Erhöhung der Fusionsgeschwindigkeit widerstanden wird. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass sich der Fusionsprozess beschleunigt und die Leistung der Sonne steigt, während die Sonne weiterhin Wasserstoff in ihrem Kern verbraucht. Dies führt derzeit alle 100 Millionen Jahre zu einem Anstieg der Leuchtkraft um 1 % und in den letzten 4,5 Milliarden Jahren zu einem Anstieg um 30 %.
Der Lebenszyklus eines sonnenähnlichen Sterns, von seiner Geburt auf der linken Seite des Bildes bis zu seiner Entwicklung zu einem Roten Riesen auf der rechten Seite nach Milliarden von Jahren. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
In ungefähr 1,1 Milliarden Jahren wird die Sonne 10 % heller sein als heute. Diese Zunahme der Leuchtkraft bedeutet auch eine Zunahme der Wärmeenergie, die die Erdatmosphäre aufnehmen wird. Dies wird einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt auslösen, der ähnlich dem ist, was die Venus zu dem schrecklichen Treibhaus gemacht hat, das sie heute ist.
In 3,5 Milliarden Jahren wird die Sonne 40 % heller sein als jetzt, was dazu führen wird, dass die Ozeane kochen, die Eiskappen dauerhaft schmelzen und der gesamte Wasserdampf in der Atmosphäre an den Weltraum verloren geht. Unter diesen Bedingungen wird das Leben, wie wir es kennen, nirgendwo auf der Oberfläche überleben können und der Planet Erde wird sich vollständig in eine andere heiße, trockene Welt verwandeln, genau wie die Venus.
Phase des Roten Riesen:
In 5,4 Milliarden Jahren wird die Sonne in die sogenannte Roter Riese Phase seiner Entwicklung. Dies beginnt, wenn der gesamte Wasserstoff im Kern erschöpft ist und die dort angesammelte inerte Heliumasche instabil wird und unter ihrem Eigengewicht zusammenbricht. Dadurch erwärmt sich der Kern und wird dichter, wodurch die Sonne größer wird.
Es wird berechnet, dass die expandierende Sonne groß genug wird, um die Umlaufbahn von zu umfassen Quecksilber , Venus , und vielleicht sogar die Erde. Selbst wenn die Erde den Verzehr überleben würde, würde ihre neue Nähe zur intensiven Hitze dieser roten Sonne unseren Planeten versengen und das Überleben des Lebens völlig unmöglich machen. Astronomen haben jedoch festgestellt, dass sich mit der Ausdehnung der Sonne wahrscheinlich auch die Umlaufbahn des Planeten ändern wird.
Wenn die Sonne dieses späte Stadium ihrer Sternentwicklung erreicht, wird sie durch starke Sternwinde eine enorme Masse an Masse verlieren. Grundsätzlich verliert es beim Wachsen an Masse, was dazu führt, dass sich die Planeten nach außen drehen. Die Frage ist also, wird die expandierende Sonne die nach außen spiralförmigen Planeten überholen oder wird die Erde (und vielleicht sogar die Venus) ihrem Zugriff entkommen?
K.-P. Schroder und Robert Cannon Smith sind zwei Forscher, die sich genau dieser Frage gestellt haben. In einer Forschungsarbeit mit dem Titel „ Die ferne Zukunft von Sonne und Erde neu besprochen “, das in der . erschienMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, führten sie die Berechnungen mit den aktuellsten Modellen der Sternentwicklung durch.
Laut Schroder und Smith wird die Sonne, wenn sie in 7,59 Milliarden Jahren zu einem Roten Riesenstern wird, schnell an Masse verlieren. Wenn es seinen größten Radius erreicht, das 256-fache seiner derzeitigen Größe, wird es nur noch 67 % seiner derzeitigen Masse aufweisen. Wenn die Sonne beginnt, sich auszudehnen, wird sie dies schnell tun und das innere Sonnensystem in nur 5 Millionen Jahren durchqueren.
Es tritt dann in seine relativ kurze (130 Millionen Jahre) Helium-Brennphase ein, in der es sich über die Umlaufbahn von Merkur und dann Venus hinaus ausdehnt. Bis es sich der Erde nähert, verliert es 4,9 x 10zwanzigTonnen Masse pro Jahr (8 % der Erdmasse).
Aber wird die Erde überleben?:
Dies ist nun der Punkt, an dem die Dinge eine Art „Gute Nachricht/Schlechte Nachricht“ werden. Die schlechte Nachricht ist laut Schroder und Smith, dass die Erde die Ausdehnung der Sonne NICHT überleben wird. Obwohl sich die Erde auf eine um 50 % weiter entfernte Umlaufbahn ausdehnen könnte als heute (1,5 AE), wird sie keine Chance bekommen. Die sich ausdehnende Sonne wird die Erde verschlingen, kurz bevor sie die Spitze der Roten Riesenphase erreicht, und die Sonne hätte noch weitere 0,25 AE und 500.000 Jahre Zeit, um zu wachsen.
Künstlerische Darstellung eines Roten Riesensterns. Bildnachweis:NASA/ Walt Feimer
Einmal in der Sonnenatmosphäre kollidiert die Erde mit Gaspartikeln. Seine Umlaufbahn wird zerfallen, und es wird sich nach innen drehen. Wäre die Erde jetzt mit 1,15 AE nur ein wenig weiter von der Sonne entfernt, könnte sie die Expansionsphase überleben. Wenn wir könntendrückenunseren Planeten aus dieser Entfernung heraus, würden wir auch im Geschäft sein. Allerdings ist ein solches Gerede derzeit rein spekulativ und im Bereich der Science-Fiction.
Und nun zu den guten Nachrichten. Lange bevor unsere Sonne in die Phase des Roten Riesen eintritt, ist es bewohnbare Zone (wie wir es kennen) wird weg sein. Astronomen schätzen, dass sich diese Zone in etwa einer Milliarde Jahren über die Erdumlaufbahn hinaus ausdehnen wird. Die sich erwärmende Sonne wird die Ozeane der Erde verdampfen, und dann wird die Sonnenstrahlung den Wasserstoff aus dem Wasser blasen. Die Erde wird nie wieder Ozeane haben und irgendwann schmelzen.
Ja, das sind die guten Nachrichten … irgendwie. Aber der Vorteil daran ist, dass wir mit Zuversicht sagen können, dass die Menschheit gezwungen sein wird, das Nest zu verlassen, lange bevor es von der Sonne verschlungen wird. Und angesichts der Tatsache, dass wir es mit Zeitlinien zu tun haben, die weit über alles hinausgehen, was wir wirklich bewältigen können, können wir nicht einmal sicher sein, dass uns nicht früher ein anderes katastrophales Ereignis fordern wird oder dass wir nicht weit über unsere jetzige hinausgekommen sind evolutionäre Phase.
Ein interessanter Nebeneffekt wird sein, wie die sich ändernden Grenzen der bewohnbaren Zone unserer Sonne auch das Sonnensystem verändern werden. Während die Erde mit nur 1,5 AE nicht mehr in der bewohnbaren Zone der Sonne liegen wird, wird es ein Großteil des äußeren Sonnensystems sein. Diese neue bewohnbare Zone wird sich von 49,4 AE bis 71,4 AE erstrecken – bis weit in die Cooper Gürtel – was bedeutet, dass die ehemals eisigen Welten schmelzen und flüssiges Wasser außerhalb der Umlaufbahn vorhanden sein wird Pluto .
Womöglich Eris wird unsere neue Heimatwelt sein, der Zwergplanet Pluto wird die neue Venus sein, und Haumeau , Möchte , und der Rest ist das äußere „Sonnensystem“. Aber das Faszinierendste an all dem ist vielleicht, dass die Menschen sogar versucht sind zu fragen, „wird es in Zukunft noch da sein“, besonders wenn diese Zukunft in Milliarden von Jahren liegt.
Irgendwie faszinieren uns die Themen dessen, was vor uns lag und was hier sein wird, wenn wir weg sind, weiterhin. Und wenn es um Dinge wie unsere Sonne, die Erde und das bekannte Universum geht, wird es geradezu notwendig. Unsere bisherige Existenz war im Vergleich zum Kosmos eine Eintagsfliege, und wie lange wir das aushalten werden, bleibt offen.
Wir haben viele interessante Artikel über geschrieben Die Sonne hier bei Universe Today. Hier ist Welche Farbe hat die Sonne? , Was für ein Stern ist die Sonne? , Wie produziert die Sonne Energie? , und Könnten wir die Sonne terraformieren?
Astronomy Cast hat auch einige interessante Episoden zu diesem Thema. Schau sie dir an- Folge 30: Die Sonne, die Flecken und alles , Folge 108: Das Leben der Sonne , Folge 238: Sonnenaktivität .
Weitere Informationen finden Sie unter Der Sonnensystem-Leitfaden der NASA .
