Il destino della Terra è scritto : sarà bruciata e inglobata dal Sole

Il futuro del Sole e la Terra. Per diverse centinaia di milioni di anni il Sole alimenterà la vita sulla Terra,poi il suo calore e la sua luce inizieranno a bruciare il Pianeta, sterilizzandolo.

Il futuro del Sole e la Terra. Il Sole e la Terra, un sistema in delicato equilibrio che assicura da miliardi di anni l’evoluzione della vita sul nostro Pianeta. La stabilità di stelle come il Sole che consumano il loro combustibile con moderazione trasformandosi lentamente ha finora garantito alla Terra un flusso di radiazioni ottimale allo sviluppo della vita, sufficiente a mantenere attivi i cicli del carbonio e dell’acqua che sostengono sia la catena alimentare sia tutti i processi biochimici necessari a perpetuare la stessa.

Il grado di complessità raggiunto dalla vita è stato reso possibile dalla straordinaria stabilità del Sole che, essendo una stalle di dimensioni medio-piccole, tende a consumare il suo combustibile con gradualità tale da consentire al Nostro Pianeta di avere l’odierno aspetto. Per capire meglio quale potrà essere il destino della Terra occorre conoscere meglio la “scheda personale” del Sole. Il Sole è una stella abbastanza modesta come massa. Si trova nella sequenza principale ed è classificato come una stella nana gialla, con un diametro di 1. 695.500  Km ed una temperatura superficiale di circa 5.500°C. Nel nucleo si raggiungono invece circa 15 milioni di gradi, con associate pressioni di circa un mezzo bilione di atmosfere ed una densità di 150 000 kg/m³. In tali condizioni l’idrogeno, che costituisce circa i tre quarti della massa solare, si trasforma in elio che invece rappresenta attualmente la restante parte della massa solare. Meno del restante 1% è dovuto alla presenza in tracce di altri elementi più pesanti, come carbonio, azoto ed anche metalli. Il bilancio della reazione chiamata catena protone-protone comporta la trasformazione di 4 nuclei di idrogeno (4 protoni) in un nucleo di elio (nucleo atomico composto di 2 protoni e due neutroni) con rilascio di energia che sostiene la Stella Sole contro la forza della sua stessa gravità e consente al contempo di mantenerne stabili le caratteristiche che conosciamo.

Questa reazione di fusione termonucleare si verifica solamente nel settore più interno del nucleo solare laddove appunto le incredibili condizioni di densità, pressione e temperature lo consentono. Il meccanismo è tanto delicato quanto efficiente e sta tenendo stabile il Sole da circa 4,6 miliardi. E proprio tale longevità della Nostra Stella ha consentito la nascita e lo sviluppo della vita. Ma per quanto tempo il Sole sarà nostro alleato nel sostenere la vita?  L’evoluzione di una stella dipende dalla sua massa. Questo perchè l’equilibrio tra gravitazione e pressione di radiazione dipende dalla velocità delle reazioni nucleari; maggiore è la massa di una stella e più caldo deve essere il suo nucleo per mantenere l’astro stabile contro la sua stessa gravitazione. Perciò più una stella è massiccia e più risulta essere luminosa e calda,ma con un’aspettativa di vita inferiore. Per esempio una stella di 10 volte la massa del Sole avrà un’aspettativa di vita di circa 10 milioni di anni contro una di circa 10-11 miliardi di una stella di massa solare. Una stella che pesi la metà del Sole può restare stabile invece per circa 40 miliardi di anni. Il Sole dunque così come lo conosciamo è alla metà di questa fase di stabilità chiamata sequenza principale. Finora ne abbiamo apprezzato la sua energia e la sua potenza per trarne calore, cibo ed energia per sopravvivere in modo diretto o indiretto.

Infatti quando mangiamo qualcosa o bruciamo un combustibile non facciamo altro che estrarre quell’energia che il Sole ha inviato sulla Terra e le piante hanno immagazzinato e successivamente reso disponibile alla biosfera. Ed è ancora il Sole ad avviare il ciclo dell’acqua e a determinare il clima planetario. Ma in futuro l’astro indispensabile alla vita inizierà a cambiare, diventando invece la causa dell’estinzione della vita sulla Terra. Le moderne teorie dell’evoluzione stellare prevedono che tra circa 5 miliardi di anni il Sole si sarà trasformato in una gigante rossa; incerto il destino della Terra nel senso che ancora non si sa se la sfera di fuoco solare sarà così estesa da inglobare il Nostro Pianeta. Di certo però diverrà inospitale con temperature superficiali di diverse centinaia di gradi. Tuttavia affinchè la Terra diventi inabitabile non occorrerà attendere che il Sole diventi una gigante rossa. Già molto tempo prima, infatti, la Nostra Stella inizierà a cambiare, determinando dei mutamenti drastici e drammatici per la biosfera terrestre.

Nel corso della sua evoluzione il Sole ha consumato e consuma tuttora idrogeno convertendolo in elio. L’elio si va accumulando nella parte più interna del nucleo solare inerte rispetto alle reazioni di fusione in quanto l’innesco dell’elio richiede pressioni e temperature ancora maggiori di quelle di bruciamento dell’idrogeno. Circa la metà dell’idrogeno presente nel nucleo è stato finora consumato. Ne resta circa la metà. Tuttavia il ritmo con cui sarà bruciata la rimanente parte sarà un po più veloce. Infatti via via che le reazioni procedono l’elio si accumulerà nel centro, rendendolo più denso. Il campo gravitazionale tenderà allora a comprimere il nocciolo solare facendolo diventare più caldo. In questo modo, anche se gradualmente, le reazioni di fusioni procederanno ad un ritmo più veloce che farà si che il Sole tenderà a diventare progressivamente più caldo e luminoso.  Gli equilibri ed i parametri fisici che garantiscono la vita sono molto delicati ed anche minime variazioni del flusso di energia solare possono causare cambiamenti fatali alla biosfera.

Il Sole nel suo stadio attuale di piccola stella gialla di sequenza principale

Il Sole nel suo stadio attuale di piccola stella gialla di sequenza principale. Fonte:101words1photo.files.wordpress.com

Nel corso del tempo la luminosità del Sole è andata gradualmente aumentando e così sarà nelle prossime centinaia di milioni di anni. Infatti come visto il nucleo solare tenderà gradualmente a contrarsi divenendo più caldo e denso. L’idrogeno allora brucerà con maggiore velocità, producendo altro elio, il cui maggiore peso specifico costringerà il nucleo solare a restringersi ancora più, intensificando per contro le reazioni di fusione. Le più recenti teorie evolutive indicano che ogni centinaio di milioni di anni l’energia irradiata dal Sole aumenta dell’1% . Con tale ritmo in circa 1,5 miliardi di anni la temperatura della Terra raggiungerà livelli proibitivi per la vita, ma per le forme di vita più complesse e di dimensioni maggiori le condizioni diverranno inadatte già molto tempo prima. Per esempio l’aumento delle temperature, interagendo con la biosfera, comprometterà gran parte della vita vegetale, spezzando la catena alimentare; gli animali più complessi e grandi, compresi gli essere umani, avrebbero già in questa fase grosse difficoltà ad adattarsi entro i prossimi 500 milioni di anni. In assenza di altre catastrofi o interferenze esterne tra mezzo miliardi di anni forme di vita complesse come la nostra non troverebbero più un ambiente adatto a sostenersi. La vita, ma in forme più piccole e semplici, proseguirebbe probabilmente nel mare in profondità ed in piccole colonie sulla terraferma. Tra circa 1 miliardo di anni il flusso di calore dal Sole sarà tale che la temperatura media del pianeta Terra oltrepasserà i 318 gradi Kelvin (45°C).  A questo punto gli oceani inizieranno ad evaporare condensando in una pesantissima atmosfera. Essendo il vapore acqueo un potente gas in grado di trattenere le radiazioni infrarosse darebbe luogo ad un effetto serra incontrollato facendo impennare ancora più le temperature terrestri fino a compromettere totalmente la vita; le ultime forme di vita come alcune alghe e batteri potrebbero resistere in profondità negli oceani a questa lenta cottura. Ma tra circa 1,5-2 miliardi di anni la radiazione solare  accelererà l’evaporazione  degli oceani, mentre la radiazione ultravioletta dissocerà le molecole di acqua e di altre molecole (comprese le macromeolecole della vita), ponendo definitivamente fine all’abitabilità del Nostro Pianeta. Si verificherà un effetto serra incontrollato con condizioni climatiche simile a quelle di Venere

Tale processo procederà finchè tra circa 4 miliardi di anni il Sole inizierà ad espandersi in modo deciso raggiungendo lo stadio di gigante rossa; l’atmosfera terrestre verrà completamente dispersa, mentre il calore e la radiazione solare raggiungeranno indisturbati il Nostro Pianeta. Giunto a questo stadio infatti, esauritosi l’idrogeno nel nucleo, dopo una temporanea contrazione, il Sole inizierà a consumare altro idrogeno in un guscio esterno e concentrico al nucleo. Il calore prodotto da questo strato si diffonderà verso l’esterno spingendo la porzione esterna del Sole ad espandersi. Espandendosi la superficie esterna del Sole si raffredderà assumendo una colorazione rossastra. La temperatura del Sole diverrà di circa 3000-3500°C in superficie. Il raggio del Sole aumenterà; prima Mercurio e poi Venere saranno inglobati dal Sole. La luminosità diverrà oltre 2000 volte quella attuale. Sulla Terra ormai spoglia, arida e senza vita le temperature superficiali raggiungeranno alcune centinaia di gradi per avvicinarsi poi ai 1000° C tra circa 5 miliardi di anni.

E non è finita qui perchè poi giungerà il colpo di grazia. Infatti lo strato concentrico al nucleo solare che seguita a fondere idrogeno in elio, ne incrementerà il peso specifico. Il nucleo solare  collasserà su se stesso scaldandosi fino a 100 milioni di gradi convertendo l’elio in carbonio ed ossigeno, mentre ulteriore idrogeno verrà fuso attorno al nucleo. L’enorme calore liberato spingerà gli strati esterni ad estendersi ancora più; L’orbita della Terra e con essa il Nostro Pianeta verranno probabilmente raggiunti dall’atmosfera stellare. Gradualmente la superficie rocciosa della Terrà verrà fusa e vaporizzata, mentre l’interazione mareale con gli strati esterni del Sole faranno decadere l’orbita del Pianeta che finirà con il cadere dentro il Sole (scenario più probabile). A quel punto la Terra, ridotta a plasma, verrà incenerita ed inglobata andando a far parte della materia stellare che costituisce il Sole.

Il Sole nello stadio di gigante rossa

Il Sole nello stadio di gigante rossa. Raggiunta la fase di gigante rossa, la Nostra Stella ingloberà Mercurio, Venere ed infine la Terra. Fonte:www.scientificamerican.com/blog

Ma anche per la Nostra Stella a quel punto la parabola discendente entrerà nella sua fase culminante. Raggiunti i circa 300 milioni di Km di raggio con una luminosità di oltre 2500 volte di quella attuale, gli strati più esterni verranno gradualmente dispersi verso l’esterno. In quelle condizioni il vento solare diverrà denso e la gravitazione sugli strati esterni non sarà più in grado di trattenere la parte esterna del Sole. D’altra parte nelle zone interne del Sole la situazione diverrà ancora più instabile. Tra circa 6,5 miliardi di anni anche l’elio nel nucleo sarà tutto convertito in carbonio ed ossigeno. Subentreranno altre fasi di contrazione ed espansione con l’idrogeno e l’elio che bruceranno progressivamente verso strati via via più esterni. Il Sole diverrà instabile pulsando, variando le sue dimensioni e la sua luminosità in tempi relativamente brevi su scala astronomica. In questa fase il Sole sarà una gigante rossa pulsante. Durante tale stadio il Sole inizierà a perdere massa in modo consistente dando luogo alla formazione di una nebulosa di gas sferica in espansione. Le pulsazioni poi accelereranno il fenomeno; nell’interno instabile a causa del doppio bruciamento di idrogeno ed elio esplosioni energetiche daranno luogo ad onde d’urto che come una serie di ondate dissiperanno nello spazio tutta la parte esterna del Sole. Tra circa 7 miliardi di anni il Sole avrà perso tutta la parte esterna riducendosi al solo nucleo, conservando solamente il 50 o al più il 60% della massa attuale (praticamente metà massa finirà dispersa nell’universo). La massa dispersa darà luogo allo sviluppo di una nebulosa planetaria.

A questo punto le reazioni nucleari inizieranno a rallentare e la gravità inizierà a far collassare quel che resta del Sole fino al raggiungimento dello stadio di nana bianca con una densità elevatissima. In quelle condizioni il Sole, mantenendo il 50 o il 60% della sua massa vedrà il suo volume compresso a dimensioni simili a quelle della Terra. Le reazioni nucleari cesseranno del tutto e così il Nostro Sole inizierà a raffreddarsi divenendo un corpo oscuro di materia inerte e sarà davvero giunta la fine.

Nebulosa planetaria

La fine del Sole: terminata la fase di gigante rossa, il Sole rilascerà gli strati esterni dando luogo alla formazione di una nebulosa planetaria. Resterà il nucleo inerte come stella nana bianca. Fonte:https://encrypted-tbn1.gstatic.com/


Articolo a cura di Emiliano Sassolini

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