Sejauh ini, Bumi kita baik-baik saja. Sejak Matahari kita terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, proto-bumi kita terbentuk di tata surya bagian dalam, tabrakan tersebut memunculkan pasangan Bumi / Bulan, yang kita kenal sekarang, dan kombinasi antara kondisi awal dan pemboman akhir menyebabkan munculnya samudera dan atmosfer. Selama periode lebih dari 4 miliar tahun, Matahari terus bersinar, dan kehidupan lahir dan berkembang. Tapi ini tidak bisa berlangsung selamanya! Akankah kepunahan bahan bakar di matahari menyebabkan kepunahan kita? Minggu ini kami membahas masalah ini berkat pembaca yang bertanya:
Apakah energi nuklir Matahari berkurang atau tetap stabil? Berapa banyak waktu yang tersisa untuk keberadaan kehidupan di planet kita jika Matahari mengurangi bahan bakar nuklirnya?
Jika kita mengabaikan kemungkinan bencana yang diprakarsai oleh Bumi sendiri (seperti supervolcano atau keracunan biosfer) atau Semesta secara keseluruhan (tabrakan yang kuat, ledakan sinar gamma sterilisasi atau supernova yang melintas di dekatnya), Matahari pada akhirnya akan menghancurkan semua kehidupan di Bumi.
Rantai proton-proton yang bertanggung jawab untuk menghasilkan sebagian besar energi matahariBintang-bintang seperti Matahari kita bekerja pada fusi nuklir: mensintesis dari unsur paling ringan dan paling umum dari Semesta (hidrogen) elemen kedua dalam cahaya dan prevalensi (helium) selama reaksi berantai. Reaksi berantai, karena matahari menghasilkan sebagian besar energi, termasuk:
• Dua proton membentuk deuterium, sebuah positron (pemusnahan dengan elektron dan memancarkan proton berenergi tinggi), neutrino dan energi bebas.
• Deuteron dengan proton memancarkan helium-3, foton berenergi tinggi dan energi bebas.
• Dua inti helium-3 bergabung bersama dan memberikan helium-4, dua proton gratis, dan bahkan lebih banyak energi gratis.
Ini adalah sumber energi paling umum di Matahari, dan dalam reaksi ini 0,7% dari massa awal empat proton diubah menjadi energi menurut Einstein E = mc
2 . Setiap detik, sejumlah besar proton, 4 × 10
38 berubah menjadi helium-4, memancarkan sekitar 4 × 10
26 W energi.
Matahari juga besar dan masif, dan terdiri dari sekitar 10
57 partikel. Tetapi, meskipun jumlahnya sangat banyak, pasokan bahan bakar total Matahari terbatas, dan jika Anda menunggu cukup lama, Matahari akan membakar semua bahan bakarnya. Masalah yang bahkan lebih besar adalah bahwa Matahari tidak menggunakan semua hidrogennya - hanya yang ada di intinya, yang suhunya paling tinggi. Proton pertama tidak akan berpartisipasi dalam sintesis sampai Anda menyelam ke kedalaman melebihi setengah jari-jari, di mana suhu melebihi 4.000.000 K. Dan hanya di kedalaman Matahari, di mana suhu melebihi 10.000.000 K dan mencapai maksimum 15.000.000 K 99% energi dihasilkan.
Ini berarti bahwa seiring waktu, bagian terdalam dari Matahari akan membakar semua bahan bakar lebih cepat. Kita dapat berharap, seperti yang ditulis oleh pembaca kita, bahwa ini akan berarti penurunan bertahap dari kecerahan Matahari. Tetapi tanpa reaksi-reaksi ini, inti sebenarnya akan mulai menyusut di dalam inti, dan kompresi gravitasi ini akan melepaskan lebih banyak energi, yang akan mengarah pada peningkatan suhu. Setelah ini, sintesis akan mulai berjalan lebih cepat dan dalam volume yang lebih besar dari Matahari daripada sebelumnya. Dengan kata lain, seiring waktu, output energi Matahari akan meningkat, dan ini akan terjadi selama empat miliar tahun!
Ketika Matahari adalah bintang yang baru lahir, output energinya sekitar 75-80% dari hari ini. Berkat flora, fauna, lautan, dan atmosfer planet kita, kami dapat beradaptasi dengan suhu Matahari yang terus meningkat sepanjang sejarah tata surya. Tetapi ada batas untuk semuanya: pada titik tertentu, kecerahan Matahari akan meningkat sangat banyak sehingga Bumi, yang berada pada jarak yang sama dari itu seperti sekarang, akan sangat panas sehingga samudra akan mendidih. Setelah itu, reaksi berantai rumah kaca, mirip dengan yang terjadi di Venus - di mana lapisan tebal awan menyelimuti planet - akan terjadi di Bumi, dan semua kehidupan di permukaannya akan menghilang.
Ada kemungkinan bahwa beberapa bentuk kehidupan akan ada tinggi di awan, dan bahwa umat manusia akan dapat menemukan cara untuk bertahan hidup dalam kondisi seperti itu, jika masih ada. Tapi ini akan terjadi jauh sebelum bahan bakar hidrogen habis di inti matahari. Memang, Matahari kita akan mengalami perubahan berikut selama periode 5-7 miliar tahun:
• Menguras hidrogen dalam inti.
• Mengembang ke bintang subgiant yang sangat terang ketika hidrogen terbakar di kulit sekitar inti.
• Memulai sintesis helium di inti ketika suhu mencapai titik kritis.
• Perluas ke raksasa merah.
• Akibatnya, ia akan mati dengan menjatuhkan lapisan luar, mengubahnya menjadi nebula planetary, dan inti akan menyusut menjadi kerdil putih.
Tetapi hanya dalam 1-2 miliar tahun, Matahari akan menjadi sangat panas sehingga lautan akan mulai mendidih. Pada titik ini, kita harus menemukan rumah baru, karena permukaan bumi akan menjadi tidak berpenghuni. Akibatnya, ini akan menjadi satu-satunya pemanasan global yang signifikan, dan Matahari akan menjadi jauh lebih panas sebelum pembekuan besar dan akhir Tata Surya. Kita telah melewati sebagian besar periode waktu di mana Bumi dihuni, jadi lebih baik untuk mencoba mengambil segala yang mungkin dari waktu yang tersisa bersama kita!