Почему Солнце становится ярче и постепенно ведёт Землю к гибели

Астрофизик и популяризатор науки Дмитрий Вибе объяснил Life.ru тонкости солнечной физики, из-за которых наша звезда со временем не остывает, а разгорается.

Как и любая звезда на основном этапе своей «жизни», жёлтый карлик по имени Солнце заключает в себе гигантский термоядерный реактор. Этот реактор — солнечное ядро, которое занимает всего примерно пятую часть общего объёма светила и при этом составляет больше половины его массы. Именно там водород превращается в гелий, при этом выделяя энергию в виде фотонов, — так и «горит» звезда.

Солнце постепенно нагревается и становится ярче. Фото © giphy

Астрономы наблюдают уже такое множество разнообразных звёзд, что составили очень подробную картину их эволюции. И это позволило понять, что Солнце «горит» уже около 4,6 миллиарда лет и продолжит свой нуклеосинтез ещё столько же, даже немного дольше — примерно 5 миллиардов лет.

Потом термоядерное топливо в Солнце иссякнет, а значит, окончательно исчезнет препятствие, которое долгие миллиарды лет мешало гравитации сжимать его ядро. И оно сколлапсирует до размеров планеты — станет белым карликом. Внешние слои Солнца, наоборот, неимоверно расширятся. По расчётам учёных, на этой финальной стадии красного гиганта Солнце совершенно точно поглотит Меркурий и Венеру, а очень возможно, что Земля и Марс тоже не смогут избежать такой участи. В конце концов звёздная «мантия» отделится от ядра и окружит его эффектным облаком под названием планетарная туманность.

Планетарная туманность «Кольцо» — финал основного этапа эволюции солнцеподобной звезды. Фото © hubblesite.org

Но всё это будет лишь через 5 миллиардов лет, а меж тем прогнозы геофизиков обещают Земле как обитаемой планете гораздо более скорую гибель. Они объясняют, что Солнце постепенно нагревается и становится ярче, и атмосфера обязательно будет на это реагировать. Заведующий отделом физики и эволюции звёзд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе объяснил Life.ru, что такова особенность эволюции Солнца и вообще звёзд.

— Про звёзды иногда говорят, что это объекты с отрицательной теплоёмкостью. То есть, если отнимать у звезды тепло, она будет разогреваться. И примерно такое будет происходить с Солнцем. Проблема в том, что по мере выгорания топлива оно начинает немножко внутри сжиматься, это сжатие разогревает звезду, и в результате энерговыделение усиливается, — поведал доктор физико-математических наук.

Астрофизик добавил, что на самом деле температура Солнца повысится всего лишь на сотню градусов или даже меньше, а вот его светимость, яркость усилятся действительно заметно.

— Для Земли это действительно будет печально. Но это будет очень нескоро, — подчеркнул Дмитрий Вибе.

По мнению учёных, из-за этого на Земле нарушится карбонатно-силикатный цикл, то есть, по сути, круговорот углекислого газа в природе: из воздуха он попадает в атмосферную воду, затем с осадками в Мировой океан, а там моллюски и прочие организмы используют его для «постройки» своих защитных раковин. Эти раковины оседают на дне, осадочные породы копятся в земной коре, а потом извержения вулканов снова возвращают диоксид углерода в атмосферу.

Иллюстрация карбонатно-силикатного цикла. Фото © Wikipedia / John Garrett

Так вот, по мере потепления на Земле вода из океанов будет всё интенсивнее испаряться и вбирать в себя углекислый газ. А если его в атмосфере будет становиться меньше, то растениям станет трудно «дышать» — ослабится фотосинтез, то есть выработка кислорода. Как рассчитали исследователи, в конце концов этот дисбаланс приведёт к тому, что кислорода в земном воздухе практически не станет вообще, и это сделает невозможной жизнь для 90–95 процентов всех обитателей Земли. Смогут выжить только те, кому кислород не нужен, то есть так называемые анаэробные организмы. И произойдёт это уже примерно через миллиард лет.

Это означает возвращение к тому, с чего на самом деле и начиналась история жизни на Земле: первые организмы были анаэробными, и лишь много позже, примерно два с половиной миллиарда лет назад, появились выделяющие кислород цианобактерии, которые, судя по всему, и устроили Великую кислородную катастрофу: заполнили атмосферу кислородом, который на тот момент был микроскопическим землянам не нужен и даже вреден.