Até agora, nossa Terra está indo bem. Desde que nosso Sol se formou cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, nossa proto-terra se formou no sistema solar interno, a colisão deu origem ao par Terra / Lua, que conhecemos hoje, e uma combinação de condições iniciais e bombardeio tardio levou ao aparecimento de oceanos e atmosfera. Por um período de mais de 4 bilhões de anos, o Sol brilhou constantemente e a vida nasceu e floresceu. Mas isso não pode continuar para sempre! A extinção de combustível no sol levará à nossa extinção? Nesta semana, estamos discutindo essa questão, graças a um leitor que pergunta:
A energia nuclear do Sol diminui ou permanece estável? Quanto tempo resta para a existência de vida em nosso planeta se o Sol reduzir seu combustível nuclear?
Se ignorarmos as possíveis catástrofes iniciadas pela própria Terra (como um supervulcão ou envenenamento da biosfera) ou pelo Universo como um todo (uma forte colisão, uma explosão esterilizante de raios gama ou uma supernova que brilhou nas proximidades), o Sol acabará por destruir toda a vida na Terra.
A cadeia próton-próton responsável pela produção da maior parte da energia solarEstrelas como o nosso Sol trabalham na fusão nuclear: sintetizando a partir do elemento mais leve e comum do Universo (hidrogênio), o segundo elemento em leveza e prevalência (hélio) durante uma reação em cadeia. A reação em cadeia, devido à qual o sol gera a maior parte da energia, inclui:
• Dois prótons formam deutério, um pósitron (aniquilando com um elétron e emitindo prótons de alta energia), neutrinos e energia livre.
• Um deuteron com um próton emite hélio-3, um fóton de alta energia e energia livre.
• Dois núcleos de hélio-3 se fundem e produzem hélio-4, dois prótons livres e ainda mais energia livre.
Esta é a fonte de energia mais comum no Sol e nesta reação 0,7% da massa inicial de quatro prótons é convertida em energia de acordo com E = mc
2 de Einstein. A cada segundo, um grande número de prótons, 4 × 10
38, se transforma em hélio-4, emitindo cerca de 4 × 10
26 W de energia.
O sol também é enorme e maciço e consiste em cerca de 10
57 partículas. Mas, apesar de quantidades tão grandes, o suprimento total de combustível do Sol é finito e, se você esperar o suficiente, o Sol queimará todo o seu combustível. Um problema ainda maior será que o Sol não usa todo o seu hidrogênio - apenas o que está em seu núcleo, onde as temperaturas são mais altas. Os primeiros prótons não participarão da síntese até que você mergulhe a uma profundidade superior a metade do raio, onde as temperaturas excedem 4.000.000 K. E somente nas profundezas do Sol, onde as temperaturas excedem 10.000.000 K e atingem um máximo de 15.000.000 K 99% da energia é produzida.
Isso significa que, com o tempo, as partes mais internas do Sol queimam todo o combustível mais rapidamente. Podemos esperar, como nosso leitor escreveu, que isso signifique uma diminuição gradual do brilho do sol. Mas sem essas reações, o núcleo começará a encolher dentro do núcleo, e essa compressão gravitacional liberará ainda mais energia, o que levará a um aumento de temperatura. Depois disso, a síntese começará a ir mais rápido e em um volume maior do Sol do que antes. Em outras palavras, com o tempo, a produção de energia do Sol aumentará, e isso ocorrerá durante um período de quatro bilhões de anos!
Quando o Sol era uma estrela recém-nascida, sua produção de energia era de 75 a 80% da atualidade. Graças à flora, fauna, oceanos e atmosfera do nosso planeta, fomos capazes de nos adaptar às crescentes temperaturas do Sol ao longo da história do sistema solar. Mas há um limite para tudo: em algum momento, o brilho do Sol aumentará tanto que a Terra, estando à mesma distância dele agora, aquece tanto que seus oceanos fervem. Depois disso, uma reação em cadeia do efeito estufa, semelhante à que ocorreu em Vênus - onde uma espessa camada de nuvens envolve o planeta - acontecerá na Terra e toda a vida em sua superfície desaparecerá.
É possível que algumas formas de vida existam no alto das nuvens e que a humanidade seja capaz de descobrir como sobreviver em tais condições, se ainda existir. Mas isso acontecerá muito antes que o hidrogênio se esgote no núcleo do sol. De fato, nosso Sol sofrerá as seguintes mudanças durante um período de 5 a 7 bilhões de anos:
• Esgota o hidrogênio no núcleo.
• Expande para uma estrela subgigante muito brilhante quando o hidrogênio queima na concha ao redor do núcleo.
• Inicia a síntese de hélio no núcleo quando a temperatura atinge um ponto crítico.
• Expanda para o gigante vermelho.
• Como resultado, ele morrerá derrubando as camadas externas, transformando-as em uma nebulosa planetária, e o núcleo encolherá para uma anã branca.
Mas em apenas 1-2 bilhões de anos, o Sol ficará tão quente que os oceanos começarão a ferver. Nesse ponto, teremos que encontrar um novo lar, pois a superfície da Terra ficará desabitada. Como resultado, este será o único aquecimento global significativo, e o Sol se tornará muito mais quente antes que ocorra o congelamento grande e final do Sistema Solar. Já passamos a maior parte do período em que a Terra é habitada, por isso é melhor tentar tirar todo o possível do tempo que resta conosco!