Kādu dienu nākotnē Zemes okeāni vārīsies, iznīcinot visu dzīvību uz planētas virsmas un padarot to pilnīgi nedzīvojamu. Šī globālā sasilšana savā ziņā ir neizbēgama: Saules piedzīvotā pakāpeniskā sasilšana notiek pakāpeniskas degvielas izdegšanas dēļ zvaigznes iekšienē. Tomēr ir veids, kā saglabāt Zemi apdzīvojamu, ja mēs izstrādājam ilgtermiņa risinājumu: visas Zemes migrācija. Vai tas ir iespējams?
Mums ir jāizdomā, cik karsts tas nokļūs un cik ātri tas notiks, lai Zeme varētu virzīties tempā.
Veids, kā jebkura zvaigzne iegūst savu enerģiju, ir sakausējot gaišākus elementus smagos kodolā. Jo īpaši mūsu saule sintezē hēliju no ūdeņraža reģionos, kur serdes temperatūra pārsniedz 4 000 000 grādus. Jo karstāks, jo ātrāks sintēzes ātrums; pašā kodolā temperatūra sasniedz 15 000 000 grādus. Šis ātrums gandrīz vienmēr ir nemainīgs. Laika gaitā mainās ūdeņraža un hēlija procentuālā attiecība, un miljardu gadu laikā interjers uzsilst nedaudz vairāk. Kad notiek iesildīšanās, mēs ievērojam šādus nosacījumus:
- palielinās gaišums - laika gaitā tiek izstarota vairāk enerģijas
- spīduma izmērs nedaudz palielinās, rādiuss palielinās par vairākiem procentiem uz katriem miljardiem gadu
- tā temperatūra gandrīz vienmēr ir nemainīga, mainoties mazāk nekā par 1% uz miljardu gadu.
Tas viss vārās līdz vienam neērtam faktam: enerģijas daudzums, kas sasniedz Zemi, laika gaitā lēnām palielinās. Uz katriem 110 miljoniem gadu saules gaismas spīdums palielinās par aptuveni 1%. Tas nozīmē, ka enerģija, kas nonāk uz Zemes, arī tajā pašā laikā palielinās par 1%. Kad Zeme bija četrus miljardus gadu jaunāka, mūsu planēta saņēma 70% enerģijas, ko tā šodien saņem. Un vēl viena vai divu miljardu gadu laikā, ja mēs neko nedarīsim, uz Zemes radīsies ievērojamas problēmas. Kādā brīdī virsmas temperatūra paaugstināsies līdz 100 grādiem pēc Celsija. Tas ir, okeāni iztvaikos.
Reklāmas video:
Kā mēs to varam mazināt? Ir vairāki iespējamie risinājumi:
“Mēs varam uzstādīt lielu atstarotāju sēriju L1 Lagrange vietā, lai daļa gaismas nenonāktu Zemē.
“Mēs varam ģeodēzēt mūsu planētas atmosfēru / albedo tā, lai tā atspoguļotu vairāk gaismas un absorbētu mazāk.
“Mēs varam glābt planētu no siltumnīcas efekta, noņemot no atmosfēras metāna un oglekļa dioksīda molekulas.
“Mēs varam atstāt Zemi un koncentrēties uz tādu ārējo pasauli, kas veido terora formas kā Marss.
Teorētiski viss var darboties, taču tas prasīs milzīgas pūles un atbalstu.
Tomēr lēmums par Zemes migrāciju uz attālu orbītu var kļūt galīgs. Un, lai arī mums būs pastāvīgi jāpārvieto planēta ārpus orbītas, lai saglabātu nemainīgu temperatūru, tas prasīs simtiem miljonu gadu. Lai kompensētu Saules spožuma palielināšanos par 1%, Zeme jāpārvieto 0,5% attālumā no Saules; lai kompensētu 20% pieaugumu (tas ir, vairāk nekā 2 miljardu gadu laikā), Zeme ir jāpārvieto par 9,5% tālāk. Zeme vairs nebūs 149,6 miljoni km no Saules, bet gan 164 miljoni km.
Attālums no Zemes līdz Saulei pēdējos 4,5 miljardos gadu nav daudz mainījies. Bet, ja saule sasilda un mēs nevēlamies, lai Zeme pilnībā ceptu, mums būs nopietni jāapsver planētas migrēšana.
Tas prasa daudz enerģijas! Zemes - visu tās sešu septiņdesmit kilogramu (6 x 1024) - pārvietošana prom no Saules ievērojami mainītu mūsu orbītas parametrus. Ja mēs pārvietojam planētu 164 000 000 km attālumā no Saules, pastāv acīmredzamas atšķirības:
- Zeme griezīsies ap Sauli par 14,6% ilgāk
- lai uzturētu stabilu orbītu, mūsu orbītas ātrumam vajadzētu samazināties no 30 km / s līdz 28,5 km / s
- ja Zemes rotācijas periods paliek tāds pats (24 stundas), gads nebūs 365, bet 418 dienas
- Saule debesīs būs daudz mazāka - par 10% -, un saules radītie plūdmaiņas būs par dažiem centimetriem vājāki
Ja Saule lielumā uzbriest un Zeme no tās attālinās, šie divi efekti nav gluži kompensēti; Saule no Zemes parādīsies mazāka.
Bet, lai Zeme nonāktu tik tālu, mums jāveic ļoti lielas enerģijas izmaiņas: mums būs jāmaina Saules-Zemes sistēmas gravitācijas potenciālā enerģija. Pat ņemot vērā visus citus faktorus, ieskaitot Zemes kustības palēnināšanos ap Sauli, mums Zemes orbītas enerģija būtu jāmaina par 4,7 x 1035 džouliem, kas ir ekvivalents 1,3 x 1020 teravatstundām: 1015 reizes lielākas par gada enerģijas izmaksām cilvēce. Varētu domāt, ka divu miljardu gadu laikā viņi būs atšķirīgi, un tādi ir, bet nav daudz. Mums būs vajadzīgs 500 000 reizes vairāk enerģijas, nekā cilvēce šodien saražo visā pasaulē, un tas viss ļaus Zemei nokļūt drošībā.
Ātrums, ar kādu planētas griežas ap sauli, ir atkarīgs no to attāluma no saules. Lēnā Zemes migrācija 9,5% attālumā netraucēs citu planētu orbītas.
Tehnoloģija nav pats grūtākais jautājums. Viltīgais jautājums ir daudz fundamentālāks: kā mēs iegūstam visu šo enerģiju? Patiesībā ir tikai viena vieta, kas apmierinās mūsu vajadzības: pati saule. Pašlaik Zeme no saules saņem apmēram 1500 vatu enerģijas uz kvadrātmetru. Lai iegūtu pietiekami daudz enerģijas, lai Zemes migrāciju veiktu pareizajā laika posmā, mums būs jāveido masīvs (kosmosā), kas 2 miljardu gadu laikā vienmērīgi savāks 4,7 x 1035 džoules enerģijas. Tas nozīmē, ka mums ir nepieciešams 5 x 1015 kvadrātmetru masīvs (un 100% efektivitāte), kas ir līdzvērtīgs visam desmit planētu laukumam, piemēram, mūsu.
Kosmosa saules enerģijas jēdziens tiek attīstīts jau ilgu laiku, bet neviens vēl nav iedomājies saules bateriju klāstu 5 miljardu kvadrātkilometru platībā.
Tāpēc, lai nogādātu Zemi drošā orbītā tālāk, būs nepieciešams 100% efektīvs saules panelis 5 miljardu kvadrātkilometru platībā, kura visa enerģija tiks iztērēta Zemes virzībai citā orbītā 2 miljardu gadu laikā. Vai tas ir fiziski iespējams? Pilnīgi. Ar mūsdienu tehnoloģijām? Nepavisam. Vai tas ir praktiski iespējams? Ar to, ko mēs zinām tagad, gandrīz noteikti nē. Vilkt visu planētu ir grūti divu iemeslu dēļ: pirmkārt, saules gravitācijas vilkmes un zemes masīvas dēļ. Bet mums ir tikai tāda Saule un tāda Zeme, un Saule sakarsīs neatkarīgi no mūsu darbības. Kamēr mēs neizdomāsim, kā savākt un izmantot šo enerģijas daudzumu, mums būs vajadzīgas citas stratēģijas.
Iļja Khel