زمین در حال نزدیک‌تر شدن به خورشید است یا دورتر شدن از آن؟

درون خورشید یک‌سری واکنش‌های همجوشی هسته‌ای رخ می‌دهند که سبب نیرو گرفتن خورشید شده و جرم را طبق معادله معروف E = mc^2 انیشتین، به انرژی تبدیل می‌کنند. بنابراین، از آنجایی که خورشید دائما در حال تولید انرژی است، به طور پیوسته جرم خود را از دست می‌دهد. در طول عمر باقیمانده خورشید که طبق گفته ناسا حدود 5 میلیارد سال دیگر یا بیشتر تخمین زده می‌شود، مدل‌های چگونگی تکامل ستارگان در طول زمان پیش‌بینی می‌کنند که خورشید قبل از شروع، حدود 0.1 درصد از کل جرم خود را از دست خواهد داد.

برایان دی جورجیو، ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا، در ایمیلی به خبرگزاری لایو ساینس گفت: «اگرچه 0.1٪ ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما این مقدار از کاهش جرم بسیار زیاد است.» خورشید جرمی تقریباً برابر با مشتری دارد که معادل 318 برابر جرم زمین می‌شود.

قدرت کشش گرانشی یک جسم متناسب با جرم آن است. یعنی هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد قدرت جاذبه و کشش گرانشی آن نیز بیشتر خواهد بود. دی جورجیو گفت از آنجایی که خورشید در حال از دست دادن جرم است، نیروی کشش آن بر روی زمین نیز ضعیف می‌شود و سیاره ما را به دور شدن از خود سوق می‌دهد. محققان تخمین می‌زنند میزان دور شدن زمین از خورشید در حدود 2.36 اینچ (6 سانتی متر) در سال خواهد بود.

با وجود این فرضیات، هنوز چیزی قطعی نیست. دی جورجیو گفت: «این احتمال بسیار ناچیز است، به ویژه اگر با تغییر طبیعی فاصله مداری که به دلیل مدار کمی بیضوی زمین (حدود 3 درصد) رخ می‌دهد، مقایسه شود.»

نیروی جزر و مدی

همانطور که کشش گرانشی ماه منجر به جزر و مد در زمین می‌شود، گرانش زمین نیز خورشید را به سمت خود می‌کشد. بریت شارینگهاوزن، دانشیار فیزیک و نجوم در کالج بلویت در ویسکانسین، در بیانیه‌ای برای دانشگاه کورنل نوشت: «این امر سبب می‌شود آن سوی خورشید که به سمت زمین قرار گرفته کشیده شده و منجر به برآمدگی جزر و مدی شود.»

طبق گزارشات منتشر شده توسط ناسا، خورشید تقریباً هر 27 روز یک بار دور محور خود می‌چرخد. از آنجایی که این سرعت بیشتر از حدود 365 روزی است که زمین طول می‌کشد تا به دور خورشید بچرخد، برآمدگی جزر و مدی که زمین روی خورشید ایجاد می‌کند در مقابل زمین قرار خواهد گرفت. شارینگهاوزن خاطرنشان کرد که این برآمدگی دارای کشش گرانشی است که زمین را در مدارش به جلو می‌برد و آن را از خورشید دورتر می‌کند. (اثر مشابهی باعث می‌شود که ماه به آرامی از سیاره ما دور شود.)

با این حال، این نیروهای جزر و مدی تأثیر بسیار ضعیفی بر مدار زمین دارند. بر اساس محاسبات دی جورجیو، آن‌ها سبب این موضوع می‌شوند که زمین هر سال حدود 0.0001 اینچ (0.0003 سانتی متر) از خورشید دور شود.

تغییرات آب و هوایی طی دور شدن زمین از خورشید

آیا فاصله رو به افزایش زمین از خورشید ممکن است بر آب و هوای زمین تأثیر بگذارد؟ دی جورجیو در پاسخ این سوال گفت: «با دور شدن زمین از خورشید، نور خورشید نیز بر روی زمین کم‌تر می‌شود. با توجه به اینکه فاصله زمین از خورشید ممکن است در طول 5 میلیارد سال آینده 0.2 درصد افزایش یابد، این کاهش نور مربوط به کاهش 0.4٪ انرژی خورشیدی است که به سطح زمین برخورد می‌کند.»

این نسبت در مقایسه با تغییرات معمولی در روشنایی خورشید که به دلیل مدار بیضی شکل زمین رخ می‌دهد، نسبتاً ناچیز است، بنابراین جای نگرانی زیادی در مورد کاهش دمای زمین نیست.

طبق گفته دی جورجیو، مهم‌ترین چیزی که باید در مورد آن نگران بود این است که با تکامل خورشید طی 5 میلیارد سال آینده، مدل‌های تکامل ستاره‌ای پیش‌بینی می‌کنند که درخشندگی آن نیز هر 1 میلیارد سال حدود 6 درصد افزایش می‌یابد و طی این افزایش، دمای زمین به آرامی افزایش می‌یابد و آب از اقیانوس‌ها می‌جوشد. این امر زمین را مدت ها قبل از اینکه خورشید به طور بالقوه آن را ببلعد، برای انسان غیرقابل سکونت می‌کند.

نفوذ سرکش

دانشمندان، در تحقیقات اخیر ثابت کرده‌اند که مدار مشتری و سایر سیارات منظومه شمسی در طول زمان تغییر کرده است. بنابراین آیا ممکن است مدار آن‌ها روزی به اندازه‌ای ناپایدار شود که بر مدار زمین تأثیر بگذارد و آن را به خورشید نزدیک یا دورتر کند؟ یا ممکن است یک شی سرکش دیگر به حدی از منظومه شمسی عبور کند تا اثری مشابه داشته باشد؟

دی جورجیو در مورد این پرسش‌‌ها می‌گوید: «مشکل اصلی ما برای پیش‌بینی فعل و انفعالات گرانشی منظومه‌های چند جسمی، مانند منظومه شمسی یا ستارگان نزدیک، این است که تمامی آن‌ها هرج و مرج هستند. به این معنی که نمی‌توان نحوه فعالیت آن‌ها را در آینده پیش‌بینی کرد.»

ما نمی‌دانیم که سیارات در مقیاس‌های زمانی بیش از 100 میلیون سال آینده کجا خواهند بود؛ زیرا طی فعالیت‌های پیش‌بینی نشده‌ی اجرام آسمانی تا سال‌های آینده، اندازه‌گیری‌های ما ممکن است با خطا مواجه شوند.

دی جورجیو گفت: «ما می‌توانیم با اجرای شبیه‌سازی‌هایی از یک سیستم آشفته، از این آشوب به نفع خود استفاده کنیم تا ببینیم احتمال وقوع یک رویداد چقدر است». این سیستم به نحوه عملکرد مدل های پیش بینی آب و هوا شباهت دارد.

در سال 2009، یک مطالعه در مجله علمی نیچر منتشر شد. تیم پژوهشی این مجله حدود 2500 شبیه‌سازی از منظومه شمسی را تاکنون انجام داده است. نتایج مطالعه نشان داد که در حدود 1٪ از مدل‌های پیش‌بینی شده، مدار عطارد ناپایدار خواهد شد و باعث برخورد آن با خورشید یا زهره می‌شود. دی جورجیو گفت: «بنابراین، از نظر تئوری ممکن است که عطارد در کنار زمین حرکت کند و مدار خود را به طور اساسی تغییر دهد، همانطور که در یک شبیه سازی برای مریخ پیش‌بینی شده است. با این حال این اتفاقات بسیار بعید به نظر می‌رسند.»

طبق سایر مدل‌های پیش‌بینی کننده، امکان مختل شدن مدار زمین توسط ستاره، سیاره یا جسم دیگری که از کنار آن عبور می‌کند نیز حدودا غیرممکن است. محاسبات می‌گویند که ما فقط باید انتظار داشته باشیم که ستاره‌ای تقریباً هر تریلیون سال یک بار به مدار پلوتو نزدیک‌تر شود. بنابراین هیچ ستاره دنباله‌داری که در منظومه شمسی ما وجود دارد، جرم یا انرژی کافی برای تأثیرگذاری اساسی بر مدار زمین را نخواهد داشت.

مرگ خورشید

یک گروه بین‌المللی از اخترشناسان، پایان خورشید را بررسی کرده‌ و دریافته‌اند سحابی سیاره‌نما یکی از محتمل‌ترین گزینه‌ها برای پایان خورشید است.

خورشید حدود ۴.۶ میلیارد سال سن دارد و براساس رصد‌هایی که از دیگر ستارگان صورت گرفته‌ است، محققان به این نتیجه رسیده‌اند که عمر این ستاره غول پیکر در حدود ۱۰ میلیارد سال دیگر به پایان خواهد رسید. تا زمانی که خورشید به زمان مرگ خود نزدیک شود، اتفاقات دیگری نیز رخ خواهد داد. 5 میلیارد سال دیگر، خورشید به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد، هسته آن کوچک شده و لایه بیرونی آن منبسط می‌شود، تا حدی که به مدار مریخ خواهد رسید. در این بین ممکن است به مدار زمین نیز برسد و سیاره ما را به نابودی بکشد.

دی جورجیو گفت: «با این حال، حتی اگر سیاره زمین از این برخورد جان سالم به در ببرد، هیچ شانسی وجود ندارد که انسان بتواند با شرایط موجود در کره زمین پس از نزدیکی با خورشید، زنده بماند.» گرما و تشعشعات خورشید نه تنها اقیانوس‌ها و جو را می‌جوشاند، بلکه احتمالاً سنگ‌ها و همه چیز روی زمین را ذوب خواهند کرد.

اگر جامعه بشری تا 5 میلیارد سال دیگر دوام آورده باشد و بخواهد زمین در طول انبساط خورشید قابل سکونت باقی بماند، باید به آرامی سیاره را به سمت خارج به اطراف مدار زحل حرکت دهد و آن را به اندازه کافی معتدل نگه دارد تا منبع دیگری برای تولید گرما و انرژی بیابد. اما این کار بسیار غیر ممکن خواهد بود. راه حل ساده تر این است که بشر در آن زمان زمین را رها کرده و سیاره یا منظومه شمسی دیگری برای ادامه زندگی در آن پیدا کند.

منبعlivescience