O mecanismo de íons NEXIS do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA é um protótipo de um mecanismo de ação prolongada capaz de mover objetos de grande massa por períodos muito grandes.Algum dia, no futuro distante, os oceanos da Terra ferverão e destruirão toda a vida em sua superfície, transformando-a em um planeta desabitado. Tal aquecimento global não pode ser evitado por qualquer pessoa: ele é culpado pelo aquecimento gradual do Sol, queimando seu combustível ao longo da vida. Mas talvez haja uma maneira de manter a Terra habitada planejando uma solução a longo prazo: mover toda a Terra. Mas é realista em princípio? É exatamente isso que nosso leitor deseja saber:
Eu gostaria de sonhar: você acha que seria fisicamente possível mover a órbita da Terra, considerando nosso conhecimento científico atual?
Para descobrir, precisamos entender o quão quente ficará para nós e com que rapidez a temperatura subirá para mover a Terra com rapidez suficiente para salvá-la.
A seção mostra várias partes da superfície e do interior do Sol, incluindo o núcleo, no qual ocorre a fusão nuclearQualquer estrela recebe energia sintetizando elementos mais pesados dos mais leves em seu núcleo. Em particular, nosso Sol transforma hidrogênio em hélio nas partes do núcleo em que a temperatura excede 4.000.000 K. Quanto mais quente a situação, mais rápida é a síntese; o próprio centro do núcleo pode até aquecer até 15.000.000 K. Essa velocidade é quase perfeitamente constante - mas não exatamente. Durante longos períodos de tempo, a porcentagem de hidrogênio e hélio no núcleo muda, devido à qual os interiores se tornam cada vez mais quentes ao longo de bilhões de anos. Ao aquecer, três coisas acontecem:
- Uma estrela se torna mais brilhante, ou seja, emite mais energia por unidade de tempo.
- Aumenta um pouco, aumentando significativamente o raio em vários por cento a cada bilhão de anos.
- Sua temperatura permanece quase constante, variando não mais que 1% por bilhão de anos.
O sol aumentou seu tamanho, brilho e temperatura, de acordo com as curvas construídas, e três dessas características continuarão a aumentar no futuro [brilho vermelho, raio azul, verde - temperatura]Tudo isso leva a um fato desconfortável: a quantidade de energia que chega à Terra com o tempo cresce muito lentamente. A cada 110 milhões de anos, o brilho solar aumentará cerca de 1%, o que significa que durante esse período, a energia que chega à Terra também aumentará 1%. Quando a Terra era 4 bilhões de anos mais jovem, nosso planeta recebeu quase 70% da energia que temos hoje. E depois de um ou dois bilhões de anos, se não fizermos nada com isso, esse aumento levará a sérios problemas para a Terra. Naquele momento, a temperatura média da superfície atingia 373 K (100 ° C / 212 ° F). Em outras palavras, em algum momento o Sol se tornará tão brilhante que os oceanos da Terra ferverão.
Se a temperatura da superfície subir muito, nosso planeta não será capaz de manter a existência de água líquida na superfície.Como podemos evitar isso? Existem várias soluções em potencial:
- É possível organizar vários refletores grandes no ponto Lagrange L1, impedindo que parte da luz entre na Terra.
- Usando a engenharia geológica, podemos mudar a atmosfera e / ou albedo do nosso planeta para refletir mais luz e absorver menos.
- Podemos reduzir o efeito estufa removendo moléculas como metano e CO 2 da atmosfera.
- Podemos deixar a Terra e nos concentrar na terraformação dos mundos externos, por exemplo, Marte.
O caminho provável de terraformar Marte na direção da semelhança com a TerraEm teoria, tudo isso pode funcionar, mas exigirá uma enorme quantidade de trabalho e suporte para os resultados.
No entanto, a decisão de mover a Terra para uma órbita mais distante seria permanente! E embora precisemos expandir um pouco a órbita para manter uma temperatura constante, intervalos de milhões de anos nos dão tempo suficiente para fazer isso. Para nivelar o efeito de aumentar o brilho do Sol em 1%, precisamos afastar a Terra dele em 0,5%. Para compensar o aumento de 20% (esperado nos próximos 2 bilhões de anos), precisamos mover a Terra 9,5% da distância do Sol. Em vez de estar a uma distância média do Sol de 149,6 milhões de km, devemos nos esforçar por uma magnitude de cerca de 164 milhões de km.
A distância da Terra ao Sol não mudou muito nos últimos 4,5 bilhões de anos. Mas se o Sol se aquecer e não quisermos que a Terra se aqueça, precisamos considerar seriamente mudar nosso planeta para foraIsso vai exigir uma quantidade enorme de energia! Movendo a Terra - todos os seis septilhões (6 × 10
24 ) kg - mudaremos seriamente os parâmetros de nossa órbita. E se aumentarmos a distância média da Terra ao Sol para 164.000.000 km, perceberemos várias mudanças significativas:
- A Terra levará 14,6% mais tempo para concluir uma revolução completa em torno do Sol.
- Para manter uma órbita estável, nossa velocidade orbital terá que ser reduzida, de 30 km / s para 28,5 km / s.
- Se o período de rotação da Terra permanecer o mesmo (24 horas), teremos 418 dias por ano, não 365.
- O sol parecerá um pouco menor em tamanho - cerca de 10% - e a influência do sol nos fluxos e refluxos diminuirá em alguns centímetros.
Se o Sol inchar e a Terra se mover, esses dois efeitos não se nivelam completamente; O sol parecerá um pouco menor.Mas, para empurrar a Terra até agora, precisamos de uma séria mudança de energia: precisamos mudar a energia potencial gravitacional do sistema Sol-Terra. Mesmo levando em consideração todos os outros fatores, incluindo a desaceleração da velocidade de movimento da Terra ao redor do Sol, teremos que mudar a energia orbital da Terra em 4,7 × 10
35 J, o que equivale a 1,3 × 10
20 TW * h: cerca de 10
15 necessidades anuais de energia da humanidade. Pode-se decidir que um período de dois bilhões de anos ajudará esse problema - e ajudará, mas não muito. Precisamos de 500.000 vezes mais energia do que a humanidade cria hoje, que terá que ser levada à tarefa de mover o planeta para uma distância segura e estável.
A velocidade de rotação dos planetas ao redor do sol depende de sua distância do sol. Gradualmente, mover a Terra para fora em 9,5% não deve violar as órbitas de outros planetas.E a tecnologia de conversão de energia é a menor das nossas preocupações. O maior problema é mais fundamental: onde conseguir toda essa energia? Raciocínio realista, essa quantidade de energia pode ser encontrada apenas em um lugar - no próprio sol. Atualmente, a Terra recebe cerca de 1.500 watts de energia por metro quadrado do sol. Para coletar energia suficiente para mover a Terra no tempo certo, precisaremos construir uma matriz espacial que colete 4,7 × 10
35 J de energia, constantemente, durante todos os dois bilhões de anos. Isso significa uma matriz de 5 × 10
15 m
2 , 100% eficaz, ou o equivalente a dez áreas de superfície do planeta Terra.
O conceito de uma estação de energia solar espacial existe há muito tempo, mas ninguém concebeu uma matriz de 5 bilhões de metros quadrados. kmAcontece que, para empurrar a Terra para uma órbita mais alta e estável, precisamos de um painel solar 100% eficaz com uma área de cinco bilhões de metros quadrados. km., cuja energia será gasta exclusivamente em empurrar a Terra para uma órbita mais distante por dois bilhões de anos. Fisicamente possível? Claro. Com a tecnologia atual? Sem opções. Praticamente possível? Quase certamente não, pelo menos com base nos dados que conhecemos. Mover um planeta inteiro é difícil por duas razões: por causa da atração gravitacional muito forte do Sol e por causa da massa muito grande da Terra. Mas aqui temos um planeta, aqui está um Sol, e o Sol se aquecerá, independentemente do que fazemos. Até encontrarmos uma maneira de coletar e utilizar uma quantidade tão grande de energia, precisaremos de outras estratégias para a sobrevivência do apocalipse final do aquecimento global!
Ethan Siegel - astrofísico, popularizador da ciência, autor de Starts With A Bang! Ele escreveu os livros "Beyond the Galaxy" [ Beyond The Galaxy ] e "Tracknology: the science of Star Trek" [ Treknology ].FAQ: se o Universo está se expandindo, por que não estamos expandindo ? por que a era do universo não coincide com o raio de sua parte observada .