متى ينفد وقود الشمس؟
الشمس لديها ما يكفي من وقود الهيدروجين لتستمر 5 مليارات سنة أخرى. ومع ذلك ، قد تنقرض الحياة على الأرض في وقت مبكر يصل إلى مليار سنة من الآن.
كل أشكال الحياة على الأرض تدين بوجودها للشمس ، التي أمطرت أشعتها الكوكب بالطاقة لمليارات السنين. لكن ، مثل كل الأشياء ، فإن الشمس لها أيامها معدودة. كل نجم لديه دورة حياة تتكون من التكوين والتسلسل الرئيسي والموت في النهاية عندما ينفد الوقود - والشمس ليست مستثناء من هذا الأمر.
والخبر السار هو أنه قبل حدوث ذلك ، يجب أن يكون جنسنا البشري قد تطور إلى شيء مختلف تمامًا أو انقرض لفترة طويلة. وفقًا للعلماء ، تمتلك الشمس وقودًا كافيًا لإبقائها تعمل لمدة 5 مليارات سنة أخرى. عندما يحدث ذلك ، هذا سيحول نظاما الشمسي إلى الأبد.
دورة حياة الشمس
تقوم الشمس بتحويل الهيدروجين إلى الهيليوم في قلبها من خلال الاندماج النووي . في كل ثانية ، يدمج حوالي 600 مليون طن من الهيدروجين في الهيليوم. مصطلح القزم الأصفر هو تسمية خاطئة لأن النجوم يتراوح لونها من الأبيض إلى الأصفر قليلاً. في الواقع ، الشمس بيضاء ولكنها تبدو صفراء بسبب( تشتت رايلي ) الناجم عن الغلاف الجوي للأرض.
ولدة الشمس والكواكب حولها منذ حوالي 4.57 مليار سنة. لقد تشكلوا جميعًا من نفس السحابة العملاقة من الغاز الجزيئي والغبار ، والتي انهارت في نقطة حرجة تحت تأثير الجاذبية في مركز السديم.
بسبب التوزيع غير المنتظم للكتلة ، كانت بعض الجيوب أكثر كثافة ، وبالتالي جذب المزيد والمزيد من المادة حولها. في الوقت نفسه ، بدأت كتل المادة التي كانت تتشكل في الكتلة واحده بالدوران بسبب الحفاظ على الزخم. تسبب الضغط المتزايد أيضًا في تسخين المناطق الكثيفة من الغاز والغبار.
تشكل الشمس والكواكب تشير نماذج العلماء إلى أن السحابة الأولية من الغبار والغاز استقرت في النهاية في كرة ضخمة من المادة في المركز ، محاطة بقرص مسطح من المادة . ستتحول "الكرة" في النهاية إلى الشمس بمجرد ارتفاع درجة الحرارة والضغط بدرجة كافية لتحفيز الاندماج النووي ، بينما يستمر القرص في تكوين الكواكب.
يقدر العلماء أن الشمس استغرقت 100000 سنه فقط لتجمع ما يكفي من الكتلة من أجل البدء في الاندماج النووي. وبعد ما يقارب بضعة ملايين من السنين ، اصبحت الشمس مشرقة جدًا ، قبل أن تصبح النهاية على ماهي عليه في الوقت الحالي.
مثل معظم النجوم الأخرى في الكون ، تعيش الشمس حاليًا خلال مرحلة "التسلسل الرئيسي". كل ثانية ، يتم تحويل 600 مليون طن من المادة إلى نيوترينوات وحوالي 4 × 10 27 واط من الطاقة.
ماذا سيحدث للأرض بعد أن تموت الشمس
لا يوجد سوى كمية محدودة من الهيدروجين في الشمس مما يعني أنه يجب أن ينفد في النهاية. منذ تكوينها ، قدر العلماء أن الشمس استهلكت كمية من الهيدروجين تعادل حوالي 100 ضعف كتلة الأرض.
عندما تفقد الشمس الهيدروجين ، يتقلص قلبها الذي يحتفظ بالوقود ، مما يسمح للطبقات الخارجية بالانقباض باتجاه المركز. يضع هذا مزيدًا من الضغط على اللب ، والذي يستجيب عن طريق زيادة معدل اندماج الهيدروجين في الهيليوم. وهذا يعني بطبيعة الحال أن الشمس ستصبح أكثر إشراقًا بمرور الوقت.
يقدر العلماء أن لمعان الشمس يزداد بنسبة 1٪ كل 100 مليون سنة. مقارنةً بالوقت الذي تحولت فيه إلى نجم تسلسل رئيسي قبل 4.5 مليار سنة ، أصبحت الشمس الآن أكثر إضاءة بنسبة 30٪.
كل هذا يعني أن الشمس سترفع درجة حرارة الأرض ببطء. بعد حوالي 1.1 مليار سنة من الآن ، ستكون الشمس أكثر سطوعًا بنسبة 10٪ ، مما يؤدي إلى تأثير الاحتباس الحراري على الأرض على غرار الاحترار الذي سيحول كوكب الحي إلى كوكبًا جهنميًا.
 |
| مع اقتراب الشمس من نهاية دورة حياتها ، سيغلي محيط الأرض وسيصبح الكوكب غير صالح للسكن بعد مليار سنة من الآن. |
سيكون انتقال الحرارة مع الغلاف الجوي للأرض هائلاً في هذه المرحلة الزمنية ، مما يتسبب في غليان المحيطات وذوبان القمم الجليدية. عندما يتشبع الغلاف الجوي بالماء ، فإن الإشعاع عالي الطاقة المنبعث من الشمس سيفصل الجزيئات ، مما يسمح للماء بالخروج إلى الفضاء مثل الهيدروجين والأكسجين حتى يصبح الكوكب بأكمله أرضًا قاحلة.
لن تواجه الحياة أي فرصة ، وستحكم مصير الأرض بشكل دائم مثل كوكب الزهرة أو المريخ التالي. بالحديث عن ذلك ، في هذه المرحلة من المستقبل ، سينتقل مدار المريخ إلى المنطقة الصالحة للسكن ، والتي قد تصبح الأرض الثانية لفترة قصيرة قبل أن تصبح أيضًا غير قابلة للإنقاذ.
بعد حوالي 3.5 مليار سنة من الآن ، ستكون الشمس أكثر إشراقًا بنسبة 40٪ من اليوم.
وفي حوالي 5.4 مليار سنة ، سينفد وقود الهيدروجين من الشمس ، مما يشير إلى نهاية مرحلة التسلسل الرئيسية. ما سيحدث حتمًا بعد ذلك هو أن الهليوم المتراكم في اللب سيصبح غير مستقر وينهار تحت ثقله. منذ أن بدأت الشمس بدمج الهيدروجين لأول مرة ، تراكمت كل الهيليوم الذي أنتجته في اللب دون أي وسيلة للتخلص منه.
في هذه المرحلة ، ستكون الشمس جاهزة للدخول في مرحلة "العملاق الأحمر" ، والتي تتميز بانتفاخ هائل في الحجم بسبب قوى الجاذبية التي تضغط على اللب وتسمح لبقية الشمس بالتمدد. سوف تنمو الشمس بشكل كبير لدرجة أنها ستشمل مدارات كوكب الزهرة وعطارد ، وربما حتى الأرض. يقدر بعض علماء الفلك أنه قد ينمو إلى 100 ضعف حجمه الحالي.
ما يعنيه هذا هو أنه حتى لو نجت الحياة على الأرض بطريقة ما بأعجوبة من نهاية التسلسل الرئيسي للشمس ، فمن المؤكد أنها ستدمرها شمس حمراء كبيرة لدرجة أنها ستلمس كوكبنا.
ستبقى الشمس في مرحلة العملاق الأحمر لنحو 120 مليون سنة. عند هذه النقطة ، سيبدأ قلب الشمس ، عندما يصل إلى درجة الحرارة والضغط المناسبين ، في دمج الهيليوم في الكربون ، ثم الكربون والهيليوم في الأكسجين ، والنيون والهيليوم في المغنيسيوم ، وهكذا حتى الحديد. يحدث هذا التفاعل عندما تحترق آخر قشرة متبقية من الهيدروجين تغلف القلب.
سترمي الشمس بعد ذلك طبقاتها الخارجية في النهاية ثم تنقبض لتصبح قزمًا أبيض. وفي الوقت نفسه ، سوف تتبدد كل المواد الخارجية للشمس ، تاركة وراءها سديمًا كوكبيًا.
"عندما يموت نجم فإنه يقذف كتلة من الغاز والغبار - تُعرف باسم غلافه - في الفضاء. يمكن أن يصل الغلاف إلى نصف كتلة النجم. يوضح عالم الفيزياء الفلكية ألبرت زيلسترا من جامعة مانشستر في المملكة المتحدة ، أن هذا يكشف عن لب النجم ، الذي ينفد الوقود في هذه المرحلة من حياة النجم ، وينقطع في النهاية قبل أن يموت أخيرًا .
"عندها فقط تجعل النواة الساخنة الغلاف المقذوف يلمع بشكل ساطع لحوالي 10000 عام - فترة وجيزة في علم الفلك. هذا ما يجعل السديم الكوكبي مرئيًا. بعضها ساطع لدرجة أنه يمكن رؤيتها من مسافات كبيرة للغاية تقيس عشرات الملايين من السنين الضوئية ، حيث يكون النجم نفسه خافتًا للغاية بحيث لا يمكن رؤيته ".
 |
| سديم عين القط. المصدر: ناسا وكالة الفضاء الأوروبية. |
إذا كانت الكتلة أكبر بكثير ، لكان مصير الشمس النهائي أكثر إثارة للانفجار في مستعر أعظم وربما تشكيل ثقب أسود. ومع ذلك ، نظرًا لصغر حجمها نسبيًا ، فمن المحتمل أن تعيش الشمس كقزم أبيض لتريليونات السنين قبل أن تتلاشى تمامًا تاركة النظام الشمسي في ظلام دامس. أصبحت الشمس الآن قزمًا أسود.
باختصار: يتبقى للشمس حوالي 5-7 مليار سنة من مرحلتها الرئيسية - الجزء الأكثر استقرارًا في حياتها. ومع ذلك ، قد تنقرض الحياة على الأرض في وقت مبكر يصل إلى مليار سنة من الآن بسبب حرارة الشمس الذي سيرتفع لغلي المحيطات.
اقرا أيضًا