Jusqu'à présent, notre Terre se porte bien. Depuis que notre Soleil s'est formé il y a environ 4,5 milliards d'années, notre proto-terre s'est formée dans le système solaire intérieur, la collision a donné naissance à la paire Terre / Lune, que nous connaissons aujourd'hui, et une combinaison de conditions initiales et de bombardements tardifs a conduit à l'apparition des océans et de l'atmosphère. Pendant une période de plus de 4 milliards d'années, le Soleil brillait constamment et la vie naissait et s'épanouissait. Mais cela ne peut pas durer éternellement! L'extinction du carburant au soleil entraînera-t-elle notre extinction? Cette semaine, nous discutons de cette question grâce à un lecteur qui demande:
L'énergie nucléaire du Soleil diminue-t-elle ou reste-t-elle stable? Combien de temps reste-t-il à l'existence de la vie sur notre planète si le Soleil réduit son combustible nucléaire?
Si nous ignorons les catastrophes possibles initiées par la Terre elle-même (comme un supervolcan ou un empoisonnement de la biosphère) ou l'Univers dans son ensemble (une forte collision, un éclatement de rayons gamma stérilisant ou une supernova qui a clignoté à proximité), le Soleil finira par détruire toute vie sur Terre.
La chaîne proton-proton responsable de la production de la plupart de l'énergie solaireDes étoiles comme notre Soleil travaillent sur la fusion nucléaire: synthétisant à partir de l'élément le plus léger et le plus commun de l'Univers (l'hydrogène) le deuxième élément de légèreté et de prévalence (hélium) lors d'une réaction en chaîne. La réaction en chaîne, grâce à laquelle le soleil génère la plupart de l'énergie, comprend:
• Deux protons forment le deutérium, un positron (s'anéantissant avec un électron et émettant des protons de haute énergie), des neutrinos et de l'énergie libre.
• Un deutéron avec un proton émet de l'hélium-3, un photon de haute énergie et de l'énergie libre.
• Deux noyaux d'hélium-3 fusionnent et donnent de l'hélium-4, deux protons libres et encore plus d'énergie libre.
C’est la source d’énergie la plus courante sur le Soleil, et dans cette réaction, 0,7% de la masse initiale de quatre protons est convertie en énergie selon E = mc
2 d’Einstein. Chaque seconde, un grand nombre de protons, 4 × 10
38 se transforment en hélium-4, émettant environ 4 × 10
26 W d'énergie.
Le soleil est également énorme et massif, et se compose d'environ 10
57 particules. Mais, malgré de si grandes quantités, l'approvisionnement total en carburant du Soleil est limité, et si vous attendez assez longtemps, le Soleil brûlera tout son carburant. Un problème encore plus important sera que le Soleil n'utilise pas tout son hydrogène - seulement celui qui est dans son cœur, où les températures sont les plus élevées. Les tout premiers protons ne participeront à la synthèse que lorsque vous plongerez à une profondeur dépassant la moitié du rayon, où les températures dépassent 4 000 000 K. Et seulement dans les profondeurs mêmes du Soleil, où les températures dépassent 10 000 000 K et atteignent un maximum de 15 000 000 K 99% de l'énergie est produite.
Cela signifie qu'avec le temps, les parties les plus intérieures du Soleil brûleront tout le carburant plus rapidement. Nous pouvons nous attendre, comme l'a écrit notre lecteur, à ce que cela signifie une diminution progressive de la luminosité du Soleil. Mais sans ces réactions, le noyau commencera en fait à rétrécir à l'intérieur du noyau, et cette compression gravitationnelle libérera encore plus d'énergie, ce qui entraînera une augmentation de la température. Après cela, la synthèse commencera à aller plus vite et dans un plus grand volume de soleil qu'auparavant. En d'autres termes, au fil du temps, la production d'énergie du Soleil augmentera, et cela se produira sur une période de quatre milliards d'années!
Lorsque le Soleil était une étoile nouveau-née, sa production d'énergie était d'environ 75 à 80% d'aujourd'hui. Grâce à la flore, la faune, les océans et l'atmosphère de notre planète, nous avons pu nous adapter aux températures sans cesse croissantes du Soleil tout au long de l'histoire du système solaire. Mais il y a une limite à tout: à un moment donné, la luminosité du Soleil augmentera tellement que la Terre, étant à la même distance de lui qu'aujourd'hui, se réchauffera tellement que ses océans bouilliront. Après cela, une réaction en chaîne à effet de serre, similaire à celle qui s'est produite sur Vénus - où une épaisse couche de nuages enveloppe la planète - se produira sur Terre, et toute vie à sa surface disparaîtra.
Il est possible que certaines formes de vie existent haut dans les nuages, et que l'humanité sera en mesure de comprendre comment survivre dans de telles conditions, si elle existe toujours. Mais cela se produira bien avant que l'hydrogène ne s'épuise au cœur du soleil. En effet, notre Soleil subira les changements suivants sur une période de 5 à 7 milliards d'années:
• Épuise l'hydrogène dans le cœur.
• Se développe en une étoile sous-géante très brillante lorsque l'hydrogène brûle dans la coquille autour du noyau.
• Démarre la synthèse d'hélium dans le cœur lorsque la température atteint un point critique.
• Développez jusqu'à la géante rouge.
• En conséquence, il mourra en laissant tomber les couches externes, les transformant en une nébuleuse planétaire, et le noyau se rétrécira en une naine blanche.
Mais en seulement 1 à 2 milliards d'années, le soleil deviendra si chaud que les océans commenceront à bouillir. À ce stade, nous devrons trouver une nouvelle maison, car la surface de la Terre deviendra inhabitée. En conséquence, ce sera le seul réchauffement climatique significatif, et le Soleil deviendra beaucoup plus chaud avant que le gel important et final du système solaire ne se produise. Nous avons déjà passé la majeure partie de la période sur laquelle la Terre est habitée, il est donc préférable d'essayer de prendre tout ce qui est possible du temps restant avec nous!