Come salvare la Terra quando il Sole diventerà una gigante rossa? Un articolo al
limite della fantascienza!
A cura di Arthur McPaul
Fonte: http://www.newscientist.com/article/dn14983
limite della fantascienza!
Sul New Scientist è stato recentemente pubblicato un articolo alquanto insolito. La questione trattata è la fine del mondo, l'unica fine certa che la scienza è in grado di predire.
Il Sole sta lentamente bruciando l'idrogeno nel suo nucleo e tra circa 5 miliardi di anni, diverrà una gigante rossa. Il suo guscio esterno di gas si gonfierà inghiottendo la Terra nel momento in cui raggiungerà la sua dimensione e la luminosità di picco.
Ma molto prima che ciò accada, tra 1.1 miliardi di anni, il Sole sarà già l'11% più luminoso, rendendo la temperatura media terrestre di circa 50 ° C (120 ° F). Gli oceani, saranno portati ad ebollizione, come una pentola d'acqua sul fuoco.
Piante e animali avranno un tempo molto limitato per adattarsi a quella serra, anche se alcuni organismi unicellulari chiamati Archaea potrebbero sopravvivere per un periodo molto limitato. Una volta che il vapore acqueo sarà nell'atmosfera, la luce ultravioletta del Sole dividerà le molecole d'acqua e l'idrogeno necessarie per costruire le cellule viventi disperdendole lentamente nello spazio. Se i nostri discendenti o altre forme di vita intelligenti che ci seguiranno vorranno sopravvivere, dovranno migrare altrove. Ma dove e come?
Un approccio potrebbe essere quello di utilizzare i razzi e spostarsi in un altro pianeta. Già nel 1930, lo scrittore inglese di fantascienza Stapledon ha scritto un romanzo in cui i nostri discendenti fuggirono su Venere e più tardi Nettuno, quando la Terra era diventata ormai inabitabile. Eminenti scienziati come Stephen Hawking hanno approvato l'idea di stabilire colonie sulla Luna o su altri pianeti affinché l'umanità possa sopravvivere ad una catastrofe su scala planetaria.
Eppure, per l'evaquazione di tutti i 6,7 miliardi di abitanti della Terra sarebbero necessari un miliardo di lanci spaziali con i vecchi Shuttle, ad un ritmo di 1.000 navette al giorno, per 2.700 anni prima di spostare completamente la popolazione del pianeta. Poi c'è la questione di prendersi cura delle persone dopo che hanno raggiunto la loro nuova casa. Trasferirsi in un altro pianeta richiederebbe un'operazione di "terraforming " per fornire cibo, acqua e ossigeno per sostenere i coloni.
La fisica elementare ci dice che in realtà possiamo spostare i pianeti. Ad esempio usando un razzo nello spazio che spinga un pò la Terra nella direzione opposta, come il rinculo di una pistola. L'autore di fantascienza e formato fisico Stanley Schmidt ha sfruttato questo fatto nel suo romanzo "Le colpe dei padri", in cui gli alieni hanno costruito motori a razzo giganti al Polo Sud per spostare la Terra. Nella vita reale, però, la Terra è così grande che un razzo avrebbe scarso effetto. 10 razzi di un miliardo di tonnellate esattamente nella stessa direzione della Terra cambierebbero la velocità di appena 20 nanometri al secondo, noccioline rispetto a l'attuale velocità del pianeta di 30 chilometri al secondo.
Pochi astronomi hanno affrontato il problema di spostare pianeti, ma non per affrontare le emergenze su scala temporale umana.
Le dinamiche planetarie sembravano semplici e ordinate, quando conoscevamo solo il nostro sistema solare, ma con la scoperta dei "pianeti gioviani caldi" su orbite strette attorno ad altre stelle tutto è cambiato. I pianeti non potevano essersi formati nelle regioni rovente in cui orbitano, non c'era abbastanza gas e polveri l'accrescimento di tali mondi giganti. Al contrario, essi devono essere migrati lì dai loro lontani luoghi di nascita.
Per capire come i sistemi planetari si potrebbero riorganizzare, Laughlin e il suo collega Santa Cruz don Korycansky, con l'astronomo dell'Università del Michigan, Fred Adams, si sono posti il problema di come spostare la Terra in modo che il riscaldamento del Sole non la cuocia.
Ai fini del loro calcolo, i tre hanno scelto come destinazione finale della Terra un'orbita posta a 1,5 volte la distanza attuale dal Sole, in quella che oggi è l'orbita di Marte. Tra 6,3 miliardi di anni, quando il Sole sarà in fase di gigante rossa con un fattore di 2,2 in più di luminosità rispetto a oggi, un pianeta a quella distanza riceverà circa la luce che la Terra riceve oggi.
Lo spostamento della Terra su un'orbita circolare richiede il 30% in più della sua energia orbitale.
Questo sarebbe possibile, dicono, modificando le orbite dei corpi ghiacciati del sistema solare distanti in modo che passerebbero vicino alla Terra, trasferendo una parte della loro energia orbitale al pianeta. Gli oggetti si trovano in un anello di corpi ghiacciati oltre Nettuno chiamata "Fascia di Kuiper" e in un guscio ancora più lontano di comete chiamato "Nube di Oort". Poiché essi sono lontani dal Sole, gli oggetti sono relativamente bassi di energia orbitale, divenendo facilmente spostabili con i metodi sviluppati per deviare asteroidi lontano dalla Terra.
Questi metodi sono ad esempio i rimorchiatori di gravità, veicoli spaziali che volano vicino l'oggetto e gravitazionalmente fino a tirare gli asteroidi fuori rotta. Le loro orbite potrebbero quindi essere spostate nel Sistema Solare interno con getti di ghiaccio vaporizzato dalle loro superfici con attrezzature apposite. Nessuno sta pensando alla distribuzione di un futuro Bruce Willis con un carico di armi nucleari poste su razzi spaziali. "È necessario un controllo molto preciso che un'arma nucleare di certo non avrebbe prodotto!", afferma Laughlin.
Sarebbe un grande lavoro, che comporterebbe un sacco di pazienza per spostare la Terra costantemente verso l'esterno man mano che il Sole diverrebbe più caldo. Queste operazioni comporterebbero anche un rischio significativo in quanto gli oggetti dovrebbero passare a solo 10.000 chilometri sopra la superficie della Terra.
Gli oggetti sarebbero molto più massicci dell'asteroide che ha ucciso i dinosauri. Laughlin e collegh prendono la questione molto sul serio, concludendo il loro articolo con l'avvertenza: "La collisione di un oggetto di 100 km di diametro con la Terra a una velocità cosmica sarebbe capace di sterilizzare la biosfera almeno a livello di batteri. Questo pericolo va abbastanza sottolineato".
Tale rischio potrebbe essere evitato utilizzando una vela solare gigante, dice Colin McInnes , un ingegnere meccanico presso l'Università di Strathclyde. Le vele solari sono sottili pellicole come uno specchio che sono spinte dalla debole pressione della luce del Sole che cade su di loro. McInnes pensa che l'idea sarebbe quella di mettere una vela in libera fluttuazione solare in un punto vicino alla Terra dove la pressione della radiazione solare funga da attrazione gravitazionale per la Terra.
La sua analisi mostra che il riflesso della luce del sole dalla vela tirerà la Terra verso l'esterno con essa, aumentando l'energia orbitale della Terra e l'accelerazione del centro di massa del sistema verso l'esterno, allontanandola dal sole. McInnes calcola che il movimento verso l'esterno della terra per tenere il passo con il riscaldamento del Sole richiederebbe una vela a forma di disco con un diametro di 19,2 volte la Terra. Essa dovrebbe essere inclinata di 35° rispetto alla linea verso il Sole, posta a circa cinque volte la distanza della Luna dalla Terra.
Si prevede che la costruzione avverrà nello spazio dalla raffinazione delle materie prime da un asteroide di 9 km ricco di metalli. Nickel e ferro sarebbero trasformati in un film di 8 micron di spessore per la vela.
La vela dovrebbe essere complessa e di grandi dimensioni, ma avrebbe bisogno di controllo attivo per mantenere la giusta forma, in particolare a fronte delle perturbazioni dalla gravità della Luna. Ma McInnes ha detto che sarebbe necessario in movimento di massa 10.000 volte meno complesso degli oggetti dalla fascia di Kuiper Terra.
Geoffrey Landis, un autore di fantascienza e scienziato della NASA, ha detto il concetto è buono. "...ma naturalmente non c'è la tecnologia esistente per fare una vela solare 20 volte il diametro della Terra al momento, questa è solo fantascienza".
McInnes non prende troppo sul serio l'idea. Ma nonostante le difficoltà pratiche di questi scenari, le simulazioni al computer di Laughlin sottolineano inoltre un reale pericolo di giocare con orbite planetarie. Le orbite planetarie sono modellate dalla gravitazionale dei loro vicini, e spostare la Terra cambierebbe le orbite degli altri pianeti interni in modi imprevedibili e potenzialmente pericolosi.
Se la mossa destabilizzasse Mercurio, l'intero Sistema Solare interno potrebbe essere gettato in una modalità caotica che sarebbe di gran lunga più difficile e forse impossibile da controllare, afferma Laughlin. Quindi è meglio lasciare i pianeti come sono, a meno fino a quando non avremo valide alternative.
Il Sole sta lentamente bruciando l'idrogeno nel suo nucleo e tra circa 5 miliardi di anni, diverrà una gigante rossa. Il suo guscio esterno di gas si gonfierà inghiottendo la Terra nel momento in cui raggiungerà la sua dimensione e la luminosità di picco.
Ma molto prima che ciò accada, tra 1.1 miliardi di anni, il Sole sarà già l'11% più luminoso, rendendo la temperatura media terrestre di circa 50 ° C (120 ° F). Gli oceani, saranno portati ad ebollizione, come una pentola d'acqua sul fuoco.
Piante e animali avranno un tempo molto limitato per adattarsi a quella serra, anche se alcuni organismi unicellulari chiamati Archaea potrebbero sopravvivere per un periodo molto limitato. Una volta che il vapore acqueo sarà nell'atmosfera, la luce ultravioletta del Sole dividerà le molecole d'acqua e l'idrogeno necessarie per costruire le cellule viventi disperdendole lentamente nello spazio. Se i nostri discendenti o altre forme di vita intelligenti che ci seguiranno vorranno sopravvivere, dovranno migrare altrove. Ma dove e come?
Un approccio potrebbe essere quello di utilizzare i razzi e spostarsi in un altro pianeta. Già nel 1930, lo scrittore inglese di fantascienza Stapledon ha scritto un romanzo in cui i nostri discendenti fuggirono su Venere e più tardi Nettuno, quando la Terra era diventata ormai inabitabile. Eminenti scienziati come Stephen Hawking hanno approvato l'idea di stabilire colonie sulla Luna o su altri pianeti affinché l'umanità possa sopravvivere ad una catastrofe su scala planetaria.
Eppure, per l'evaquazione di tutti i 6,7 miliardi di abitanti della Terra sarebbero necessari un miliardo di lanci spaziali con i vecchi Shuttle, ad un ritmo di 1.000 navette al giorno, per 2.700 anni prima di spostare completamente la popolazione del pianeta. Poi c'è la questione di prendersi cura delle persone dopo che hanno raggiunto la loro nuova casa. Trasferirsi in un altro pianeta richiederebbe un'operazione di "terraforming " per fornire cibo, acqua e ossigeno per sostenere i coloni.
La fisica elementare ci dice che in realtà possiamo spostare i pianeti. Ad esempio usando un razzo nello spazio che spinga un pò la Terra nella direzione opposta, come il rinculo di una pistola. L'autore di fantascienza e formato fisico Stanley Schmidt ha sfruttato questo fatto nel suo romanzo "Le colpe dei padri", in cui gli alieni hanno costruito motori a razzo giganti al Polo Sud per spostare la Terra. Nella vita reale, però, la Terra è così grande che un razzo avrebbe scarso effetto. 10 razzi di un miliardo di tonnellate esattamente nella stessa direzione della Terra cambierebbero la velocità di appena 20 nanometri al secondo, noccioline rispetto a l'attuale velocità del pianeta di 30 chilometri al secondo.
Pochi astronomi hanno affrontato il problema di spostare pianeti, ma non per affrontare le emergenze su scala temporale umana.
Le dinamiche planetarie sembravano semplici e ordinate, quando conoscevamo solo il nostro sistema solare, ma con la scoperta dei "pianeti gioviani caldi" su orbite strette attorno ad altre stelle tutto è cambiato. I pianeti non potevano essersi formati nelle regioni rovente in cui orbitano, non c'era abbastanza gas e polveri l'accrescimento di tali mondi giganti. Al contrario, essi devono essere migrati lì dai loro lontani luoghi di nascita.
Per capire come i sistemi planetari si potrebbero riorganizzare, Laughlin e il suo collega Santa Cruz don Korycansky, con l'astronomo dell'Università del Michigan, Fred Adams, si sono posti il problema di come spostare la Terra in modo che il riscaldamento del Sole non la cuocia.
Ai fini del loro calcolo, i tre hanno scelto come destinazione finale della Terra un'orbita posta a 1,5 volte la distanza attuale dal Sole, in quella che oggi è l'orbita di Marte. Tra 6,3 miliardi di anni, quando il Sole sarà in fase di gigante rossa con un fattore di 2,2 in più di luminosità rispetto a oggi, un pianeta a quella distanza riceverà circa la luce che la Terra riceve oggi.
Lo spostamento della Terra su un'orbita circolare richiede il 30% in più della sua energia orbitale.
Questo sarebbe possibile, dicono, modificando le orbite dei corpi ghiacciati del sistema solare distanti in modo che passerebbero vicino alla Terra, trasferendo una parte della loro energia orbitale al pianeta. Gli oggetti si trovano in un anello di corpi ghiacciati oltre Nettuno chiamata "Fascia di Kuiper" e in un guscio ancora più lontano di comete chiamato "Nube di Oort". Poiché essi sono lontani dal Sole, gli oggetti sono relativamente bassi di energia orbitale, divenendo facilmente spostabili con i metodi sviluppati per deviare asteroidi lontano dalla Terra.
Questi metodi sono ad esempio i rimorchiatori di gravità, veicoli spaziali che volano vicino l'oggetto e gravitazionalmente fino a tirare gli asteroidi fuori rotta. Le loro orbite potrebbero quindi essere spostate nel Sistema Solare interno con getti di ghiaccio vaporizzato dalle loro superfici con attrezzature apposite. Nessuno sta pensando alla distribuzione di un futuro Bruce Willis con un carico di armi nucleari poste su razzi spaziali. "È necessario un controllo molto preciso che un'arma nucleare di certo non avrebbe prodotto!", afferma Laughlin.
Sarebbe un grande lavoro, che comporterebbe un sacco di pazienza per spostare la Terra costantemente verso l'esterno man mano che il Sole diverrebbe più caldo. Queste operazioni comporterebbero anche un rischio significativo in quanto gli oggetti dovrebbero passare a solo 10.000 chilometri sopra la superficie della Terra.
Gli oggetti sarebbero molto più massicci dell'asteroide che ha ucciso i dinosauri. Laughlin e collegh prendono la questione molto sul serio, concludendo il loro articolo con l'avvertenza: "La collisione di un oggetto di 100 km di diametro con la Terra a una velocità cosmica sarebbe capace di sterilizzare la biosfera almeno a livello di batteri. Questo pericolo va abbastanza sottolineato".
Tale rischio potrebbe essere evitato utilizzando una vela solare gigante, dice Colin McInnes , un ingegnere meccanico presso l'Università di Strathclyde. Le vele solari sono sottili pellicole come uno specchio che sono spinte dalla debole pressione della luce del Sole che cade su di loro. McInnes pensa che l'idea sarebbe quella di mettere una vela in libera fluttuazione solare in un punto vicino alla Terra dove la pressione della radiazione solare funga da attrazione gravitazionale per la Terra.
La sua analisi mostra che il riflesso della luce del sole dalla vela tirerà la Terra verso l'esterno con essa, aumentando l'energia orbitale della Terra e l'accelerazione del centro di massa del sistema verso l'esterno, allontanandola dal sole. McInnes calcola che il movimento verso l'esterno della terra per tenere il passo con il riscaldamento del Sole richiederebbe una vela a forma di disco con un diametro di 19,2 volte la Terra. Essa dovrebbe essere inclinata di 35° rispetto alla linea verso il Sole, posta a circa cinque volte la distanza della Luna dalla Terra.
Si prevede che la costruzione avverrà nello spazio dalla raffinazione delle materie prime da un asteroide di 9 km ricco di metalli. Nickel e ferro sarebbero trasformati in un film di 8 micron di spessore per la vela.
La vela dovrebbe essere complessa e di grandi dimensioni, ma avrebbe bisogno di controllo attivo per mantenere la giusta forma, in particolare a fronte delle perturbazioni dalla gravità della Luna. Ma McInnes ha detto che sarebbe necessario in movimento di massa 10.000 volte meno complesso degli oggetti dalla fascia di Kuiper Terra.
Geoffrey Landis, un autore di fantascienza e scienziato della NASA, ha detto il concetto è buono. "...ma naturalmente non c'è la tecnologia esistente per fare una vela solare 20 volte il diametro della Terra al momento, questa è solo fantascienza".
McInnes non prende troppo sul serio l'idea. Ma nonostante le difficoltà pratiche di questi scenari, le simulazioni al computer di Laughlin sottolineano inoltre un reale pericolo di giocare con orbite planetarie. Le orbite planetarie sono modellate dalla gravitazionale dei loro vicini, e spostare la Terra cambierebbe le orbite degli altri pianeti interni in modi imprevedibili e potenzialmente pericolosi.
Se la mossa destabilizzasse Mercurio, l'intero Sistema Solare interno potrebbe essere gettato in una modalità caotica che sarebbe di gran lunga più difficile e forse impossibile da controllare, afferma Laughlin. Quindi è meglio lasciare i pianeti come sono, a meno fino a quando non avremo valide alternative.
A cura di Arthur McPaul
Fonte: http://www.newscientist.com/article/dn14983
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