آدينه 24 قوس|آذر 1396 برابر با 15 دسمبر 2017

سرنوشت زمین حین کهن‌سالیِ خورشید



 7 اسد|مرداد 1395

یونس بخشی اخترشناس  

تصویر هنری از مراحل اولیۀ شکل‌گیریِ خورشید در دل یک سحابی بزرگ

آن‌گاه که خورشید به غول سرخی تبدیل شود، آیا زمین زنده است؟

از نخستین روزهای تاریخ بشری، همه می‌دانستند که خورشید محوری‌ترین نقش را برای بقای حیات بازی می‌کند. اهمیت و جایگاه خورشید در اسطوره و اختربینی تمدن‌های مختلف بشری به وضوح دیده شده است. اما با گذشت زمان دانش ما نسبت به جهان هستی اصلاح شد و ما فهمیدیم؛ خورشید مدت‌ها پیش از ما این‌جا بود و مدت‌ها بعد از ما نیز باقی خواهد ماند. خورشید که بیش از 4.6 میلیارد سال پیش در درون یک ابر عظیمی از گردوغبار گاز هایدروجن تولد شد، حدود 40 میلیون سال بزرگ‌تر از سیارۀ زمین و دیگر سیارات است.

از آن زمان به بعد خورشید در مرحلۀ «رشتۀ اصلی» قرار دارد. یعنی در اثر هم‌جوشی هسته‌یی ـ به هم پیوندخوردن هستۀ هایدروجن و تبدیل‌شدن به هستۀ اتم هیلیوم- انرژی و نور خود را به فضا پخش می‌کند و این گونه است که زمین ما با دریافت انرژی از خورشید زنده و پویاست.  این روند به مدت 4.5 تا 5.5 میلیارد سال دیگر ادامه می‌یابد و وقتی هایدروجن و هیلیوم تمام شد، یک سلسله تغییرات در زندگی خورشید رونما می‌شود. خوب، شاید بشر تا آن زمان زنده بماند و هنوز زمین خانۀ اوست، اما یقیناً در شرایط بسیار بدی به سر خواهد برد.

مرحلۀ رشتۀ اصلی به دوره‌یی که یک ستاره در آن گاز هایدروجن مصرف می‌کند، گفته می‌شود. خورشید ما در مرحلۀ رشتۀ اصلی قرار دارد.

پیدایش خورشید: پذیرفته‌ترین نظریه در مورد چه‌گونه‌گی پیدایش خورشید و منظومۀ شمسی ما همان «نظریۀ سحابی» است که می‌گوید، خورشید و تمام سیارات آن میلیاردها سال قبل در دل یک ابر عظیمی از گازوگردِ هایدروجن تولد شده‌اند. به زبان ساده‌تر حدود 5 میلیارد سال پیش در مرکز این ابر «رمبش گرانشی» رخ داد که چنین است؛ یک ستاره از کنار این ابر گذشته و یا هم یک ستاره در فاصله‌یی نه چندان دور از این ابر، منفجرشده و موجی که به وجود آمده سبب شده تا دانه‌های گردوگازِ داخل ابر به حرکت بیافتند. سپس جاذبه باعث می‌شود تا در منطاق چگال- پر گردوغبارتر- دانه‌ها با هم یک‌جا شوند و اولین توده‌ها را بسازند و هر قدر این توده‌ها بزرگ‌تر می‌شدند، توان جاذبۀ‌شان برای جذب ذرات بیشتر، قوی‌تر می‌گشت. جاذبه و سرعت باعث می‌شود تا توده‌ها شروع به چرخش کنند و هم‌زمان فشار در مرکز توده سبب می‌شد تا حرارت آن افزایش یابد. بیشتر ذرات در اثر جاذبه به سمت مرکز کشانیده می‌شدند، اما ذرات باقی‌مانده به صورت یک صفحۀ هموار به دور آن در حرکت افتادند تا این که در مرکز، یک تودۀ بسیار عظیم به نام «پیش ستاره» متولد می‌شود.

تودۀ مرکزی در نهایت خورشید را می‌سازد و اما مواد باقی‌مانده در صفحۀ اطراف آن در فاصله‌های مختلف توده‌های کوچکتری را ساخته که بعدها در یک روند مشابه، سیارات را می‌سازند. خورشید در مرکز به مدت 100 هزار سال دیگر به حالت یک پیش ستاره باقی ماند و هنوز توده‌های بیشتری را به سمت خود می‌کشانید. در مرکز این پیش ستاره دما به حدی افزایش می‌یابد که واکنش هسته‌یی در هستۀ آن رخ می‌دهد. خورشید در اولین دوره‌های شکل‌گیری به صورت یک ستاره از نوع «تی ثوری» آغاز به فعالیت می‌کند. ستارۀ تی ثوری نوعی از ستارۀ متغییر است که تپش‌های بسیار سریع دارد و معمولاً در مرکز یک سحابی یا ابری از گردوغبار می‌باشد و بادهای بسیار شدیدی از خود به فضا پخش می‌کند. در نهایت، خورشید ما با گذشت چند میلیون سال به یک ستارۀ آرام شبیه آن‌چه که امروز است، تبدیل می‌شود. 

خورشید به آهسته‌گی هایدروجن خود را تمام می‌کند و به ستاره‌یی سرخ و غول‌پیکر تبدیل می‌شود

هر قدر مصرف هایدروجن در هستۀ خورشید بالا می‌رود به همان میزان هم‌جوشی هسته‌یی هم سرعت می‌یابد و در نتیجه دمای خود خورشید هم بالا می‌رود. با گذشت هر صد میلیون سال طی این روند، درخشنده‌گی خورشید هم یک درصد بیشتر می‌شود و طی 4.5 میلیارد سال بعد، درخشنده‌گیِ خورشید 30 درصد زیادتر می‌شود.

رشتۀ اصلی: طی 4.57 سال گذشته با یک یا دو روز کم یا زیاد، خورشید در مرحلۀ رشتۀ اصلی‌یی از حیات خود قرار دارد. رشتۀ اصلی به مرحله‌یی از حیات یک ستاره گفته می‌شود که طی آن هستۀ هایدروجن زیر فشار و دمای بسیار زیاد در مرکز به هسته هیلیوم تبدیل می‌شود. علاوه بر تغییر ماده در هسته، این روند مقدار بسیار زیادی انرژی هم تولید می‌کند. بر اساس بررسی‌ها هر ثانیه 600 میلیون تن هایدروجن به هیلیوم تبدیل می‌شود و باعث تولید ذرات بسیار کوچک دیگری بنام نوترینو، تابش‌های خورشیدی و تقریبأ 4 x 1027  وات انرژی می‌شود. این روند به شکل طبیعی نمی‌تواند برای همیشه ادامه یابد و تا زمانی که ماده برای هم‌جوشی هسته‌یی باقی است، ادامه دارد. با گذشت زمان هر قدر هایدروجن بیشتر به هیلیوم تبدیل می‌شود، هستۀ خورشید هم شروع به کوچک‌شدن می‌کند و لایه‌های بیرونی خورشید را به سمت خود می‌کشاند که در نتیجه نیروی گرانشی یا جاذبۀ بسیار قوی را تحمل می‌کند. این اتفاق فشار بیشتری را بر هستۀ خورشید به وجود می‌آورد. اما روند هم‌جوشی  هستۀ خورشید برای حفظ تعادل سرعت می‌یابد و حرارت در هسته صد میلیون درجه بیشتر می‌شود. به زبان ساده‌تر هر قدر مصرف هایدروجن در هستۀ خورشید بالا می‌رود، به همان میزان هم‌جوشی هسته‌یی هم سرعت می‌یابد و در نتیجه دمای خود خورشید هم بالا می‌رود. با گذشت هر صد میلیون سال طی این روند، درخشنده‌گی خورشید هم یک درصد بیشتر می‌شود و طی 4.5 میلیارد سال بعد، درخشنده‌گیِ خورشید 30 درصد زیادتر می‌شود بناً تقریبأ پس از 1.1 میلیارد سال، خورشید 10 درصد درخشان‌تر از امروز دیده خواهد شد.

با گذشت میلیاردها سال، خورشید به صورت یک توپ عظیم باد می‌کند و لایه‌های بیرونی آن تا مرز سیارات سنگی؛ عطارد، زهره و حتا زمین می‌رسد.

در آن زمان هر قدر درخشنده‌گی خورشید بیشتر شود، به همان میزان اتموسفیر زمین گرما و درخشنده‌گی بیشتری را جذب می‌کند. این خود باعث به وجودآمدن پدیدۀ گازهای گل‌خانه‌یی در زمین شده و در نهایت دما در سطح زمین ده‌ها درجه داغ‌تر از امروز خواهد شد. با افزایش پدیدۀ گازهای گل‌خانه‌یی، زمین آهسته آهسته به سیاره‌یی شبیه سیارۀ زهره؛ داغ و غیرقابل تحمل تبدیل می‌شود. با گذشت 3.5 میلیارد سال خورشید، 40 درصد درخشان‌تر از امروز دیده می‌شود، اما در زمین آب اقیانوس‌ها به جوش می‌آید و بخار می‌شود. این زمانی است که هیچ اثری از یخ در قطب‌های زمین باقی نمانده و در نتیجۀ بخار بیش از حد آب؛ اتموسفیر زمین شبیه حمامی شده که در کمترین فاصله نمی‌توانید کسی را ببینید. نفس‌کشیدن در چنین هوا غیرقابل تحمل است و حیاتی را که ما می‌شناسیم در چنین شرایط در سطح زمین نابود می‌شود و آن‌گاه سیارۀ ما به یک دنیای داغ و خشک شبیه سیارۀ زهره تغییر شکل می‌دهد.

ادامه دارد...