سه‌شنبه 8 حمل|فروردین 1396 برابر با 28 مارچ 2017

سرنوشت زمین حین کهن‌سالیِ خورشید



 31 اسد|مرداد 1395

یونس بخشی اخترشناس  

خورشید پیش از مرگ هنگامی که وارد مرحلۀ غولِ سرخ می‌شود

مرحلۀ غولِ سرخ

در اخترشناسی ستارۀ غول به معنی ستارۀ عظیم و بزرگ نه بلکه به ستاره‌یی گفته می‌شود که مراحل اولیۀ عمر خود را طی کرده و در حال گذار به سمت نابودی است. با تمام‌شدن هایدروجن به عنوان مادۀ اصلی سوخت، نیروی جاذبه در هسته به قدری کاسته شده که لایه‌های بیرونی یک ستاره در اثر هر انفجار در هسته به بیرون رانده می‌شود و در نهایت ستاره مانند یک بادکنک باد می‌کند و به غولی بزرگ تبدیل می‌شود.

از آن‌جایی که سوخت این ستاره نسبت به زمان رشتۀ اصلی – زمان مصرف هایدروجن- کمتر است، در طول موجِ سرخ با دمای کمتر می‌تابد و در نتیجه رنگی سرخ به خود می‌گیرد. سرنوشت خورشید ما نیز در 5.4 میلیارد سال بعد از امروز هم چنین خواهد بود. خورشید حیات‌بخش ما در آن مرحله از تکامل حیاتش وارد مرحلۀ غولِ سرخ می‌شود. یعنی دیگر هیچ هایدروجنی برای مصرف در دل خورشید باقی نمانده و هیلیومی که از خاکستر هایدروجن تشکیل شده ناپایدار است و زیر فشار خود سقوط می‌کند. این سقوط سنگین باعث می‌شود تا هستۀ خورشید داغ و چگال‌تر از امروز و نسبت به اندازه خود خورشید، بزرگ و بزرگ‌تر شود.

بر بنیاد محاسبات، خورشید به قدری بزرگ می‌شود که سیارات درونی چون عطارد و زهره و شاید هم زمین را به درون خود فرو ببرد. یعنی تصور کنید قطر خورشید که اکنون 1.5 میلیون کیلومتر است تا بیش از 150 میلیون کیلومتر افزایش می‌یابد. حتی اگر در چنین سناریویی زمین به نحوی جان سالم بدر ببرد و توسط خورشید بلعیده نشود، دمای این ستارۀ سرخ چهرۀ سبز و آبی زمین ما را می‌سوزاند و هر گونه شانس برای حیات را با دمای بسیار داغ و سوزان خود از بین می‌برد. اما اخترشناسان می‌گویند، با انبساط و بزرگ‌شدنِ خورشید احتمال دارد مدار سیارات هم تغییر کرده و زمین از مدار فعلی‌اش صدها میلیون کیلومتر عقب‌نشینی کند.

سیاره‌های درونی مانند عطارد و زهره و به احتمال زیاد زمین در دل خورشید نابود می‌شوند

وقتی خورشید در آوان پیری به این مرحله از تکامل حیاتش رسید، بادهای بسیار شدیدی از سطح‌اش به وزیدن آغاز می‌کند و این باد‌ها با پرتاب مقدار بسیار زیاد ذرات همراه خواهد بود. به زبان ساده‌تر خورشید جرم بسیار زیادی را در اثر وزش باد از دست می‌دهد. نکتۀ جالب‌تر دیگر این که بادهای خورشید که پر از ذرات اند سبب می‌شود تا سیارات با هر بار گردش به دور خورشید به بیرون از مرکز رانده شوند. اما یک پرسش دیگر این جا مطرح می‌شود که در این بازی وزش باد و فرار سیارات، کدام یک برنده خواهد شد. آیا خورشید پیروز می‌شود و در نهایت سیارات را می‌بلعد یا این که زمین و حتی ممکن زهره بتواند از دست خورشید به فاصله‌های دوری فرار کند؟ چند تن از اخترشناسان با پژوهش‌های پیوسته در یک مقاله تحت عنوان «بازبینی آیندۀ دور خورشید و زمین» به این پرسش پاسخ داده‌اند. در یک بخش از تحقیقات خود این اخترشناسان محاسبات تازه‌یی را از تکامل ستاره‌یی انجام داده اند و برای دقت بیشتر به مراحل پیری ستاره‌ها به چندین منظومۀ دیگر سر زنده اند. بر اساس محاسبات آن‌ها وقتی خورشید در 7.89 میلیارد سال بعد به یک غولِ سرخ تبدیل می‌شود به بزرگ‌ترین حد قابل تصور یک ستاره انبساط می‌کند و نسبت به اندازۀ امروزی‌اش 256 بار بزرگ می‌شود، اما 67 درصد جرمش را از دست می‌دهد و به یک ستارۀ کم‌جرم ولی بزرگ تبدیل می‌شود. این مرحله از تکامل خورشید خیلی با سرعت می‌گذرد و ستارۀ حیات‌بخش ما فقط در 5 میلیون سال جایگاه عطارد، زهره و زمین در قسمت درونی منظومۀ شمسی را طی می‌کند. آنگاه در یک مدت‌زمان کوتاه دیگر- از نظر تکامل ستاره‌ها- وارد مرحلۀ سوخت هیلیوم‌اش در هسته می‌شود. در این مرحله از انبساط، عطارد و زهره توسط خورشید بلعیده می‌شوند. اما زمانی که به مرزهای زمین می‌رسد، هر ساله 8 درصد از جرم خود برابر با جرم زمین را در جریان سوخت هسته‌یی از دست می‌دهد.

آیا زمین زنده می‌ماند؟

در ادامۀ حیات خورشید، وضعیت ما به حالتی می‌رسد که می‌توان آن را «خبر بد، خبر خوب» نامید. خبر بد این است که بر اساس محاسبات و مطالعات اخترشناسان، زمین نمی‌تواند از انبساط خورشید جان سالم بدر ببرد. حتی اگر زمین به اندازۀ 75 میلیون کیلومتر نسبت به مدار جدیدش که یک‌ونیم برابر مدار فعلی‌اش به دور خورشید خواهد بود، عقب‌نشینی کند، باز هم شانسی برای زنده‌ماندن نخواهد داشت. زیرا خورشید در حال انبساط پیش از این که به اوج مرحلۀ غول سرخ‌شدن‌اش برسد، زمین ما را می‌بلعد و هنوز هم به انبساط خود ادامه می‌دهد.

با عقب‌نشینی منطقۀ حیات به دور خورشید، سیارات کوتوله در کمربند کویپر به احتمال زیاد جایگاه مناسبی برای حیات می‌شوند

بعد از این که خورشید زمین را بلعید، زمین در دل ستارۀ حیات‌بخش – حالا حیات‌کُش- با ذرات گازهای داغ برخورد می‌کند. مدار گردشش تنگ و تنگ‌تر می‌شود و با حرکت چرخشی به سمت مرکز خورشید سقوط می‌کند. اگر زمین ما همین حالا اندکی دورتر از مدار فعلی‌اش به دور خورشید- در فاصلۀ 1.15 واحد نجومی (یک واحد نجومی به فاصله کنونی زمین به دور خورشید گفته می‌شود که 150 میلیون کیلومتر طول دارد)- قرار می‌داشت، احتمال این که بتواند از مرگ حتمی در مرحلۀ انبساط خورشید نجات یابد بسیار بالا بود. اگر به نحوی می‌توانستیم زمین را اندکی از فاصلۀ کنونی‌اش به دور خورشید دورتر قرار دهیم، شانس ما برای زنده‌ماندن به مراتب بیشتر می‌شد. ولی این گونه بحث و صحبت‌ها در حوزۀ علمی- تخیلی بر مبنای چانه‌زنی و اگرومگر است. این بود از خبر بد و حالا خبر خوب.

خبر خوب این است که قبل از ورود خورشید به مرحلۀ غولِ سرخ، منطقۀ حیات- جایگاه فعلی زمین به دور خورشید که آب در آن فاصله به حالت مایع وجود دارد- از این‌جا دور می‌شود. بر اساس محاسبات اخترشناسی، منطقۀ حیات به دور خورشید تا یک میلیارد سال بعد از جایگاه زمین به فاصله‌های دورتر عقب‌نشینی می‌کند. خورشید که دیگر به یک ستارۀ بسیار داغ تبدیل شده، اقیانوس‌های زمین را به بخار تبدیل می‌کند و تابش‌های خطرناک و پرانرژیِ خورشید، هایدروجن آبِ بخارشده را نابود می‌سازد. یعنی زمین دیگر هرگز اقیانوس نخواهد داشت و در نهایت به یک سیارۀ ذوب‌شده و داغ بدل می‌شود.

شاید بگویید که این چه نوع خبر خوش است؟ اما نیمۀ پر گیلاس این است که تا آن زمان بشر با اعتماد تمام می‌تواند از لانۀ کوچک در کنار خورشید به مرزهای مصون‌تر فرار کند. چون این اتفاق قرار است در میلیاردها سال بعد از امروز اتفاق بیافتد، بنابراین نمی‌توانیم با اطمینان بگوییم که حادثۀ مرگ‌بار دیگری زود یا دیر دامن‌گیر انسانِ این سیارۀ خاکی شود یا خیر. در ضمن منطقۀ حیات به دور خورشید در فاصله‌های دورتر از امروزش قرار خواهد داشت و این جابه‌جایی کُل وضعیت منظومۀ شمسی را دگرگون خواهد کرد. یعنی هر چند زمین در فاصلۀ 1.5 واحد نجومی هنوز هم در منطقۀ حیات نخواهد بود، اما خود منطقۀ حیات را می‌توان در فاصله‌های دورتر از امروز جست‌وجو کرد. منطقۀ جدید حیات به وسعت 50 تا 71 واحد نجومی یا جایگاه کمربند کویپر خواهد بود. به زبان ساده‌تر سیارک‌ها و دنباله‌دارهای یخی که اکنون در کمربند کویپر قرار دارند آب خواهند شد و اقیانوس‌هایی از آب مایع را در سطح این اجرام کوچک به وجود می‌آورند. شاید در آن زمان پلوتو به یکی از بهترین مکان‌ها برای حیات تبدیل شود. به احتمال زیاد سیارک اریس خانۀ جدید ما می‌شود و در آسمان شب به جای زهره، پلوتو، هاومیو و مکمک نزدیک‌ترین همسایه‌های آسمانی ما می‌شوند. اما جالب‌تر از همه شاید این پرسش باشد که آیا انسان بعدی در میلیاردها سال بعد هنوز در قلمرو خورشید به جست‌وجوی آینده خواهد پرداخت یا سوار بر ناوگان فضاییِ خویش راهی سرنوشت نامعلوم در دور دست‌های این جهان بی‌کرانه خواهد شد؟ در هر صورت هر آن‌چه که تا کنون اتفاق افتاده و این که در نبود ما چه بر سر زمین خواهد آمد هنوز برای ما جالب است. ما انسان‌ها وقتی با موضوعاتی چون خورشید، زمین و جهان شناخته شده سروکار داریم، دانستن هر گونه سناریو برای‌مان جالب و مهم است. در مقایسه با کُل کیهان و این که تا چه زمانی و چه‌گونه به حیات خود ادامه خواهیم داد، وجود ما تا کنون یک اتفاق بی‌نظیر در کُل حیات 13.7 میلیارد سال جهان هستی از زمان پیدایش آن در یک رخ داد ناگهانی بنام بِیگ بَنگ بوده است.