الشمس قد لا تبتلع الأرض: فرضية جديدة

ربما لم تبتلع الشمس المتوسعة الأرض في نهاية تطورها. تم التوصل إلى هذا الاستنتاج من قبل العلماء الذين قاموا بمراجعة الحسابات السابقة لمصير كوكبنا خلال المراحل العملاقة للشمس. تشير النماذج الجديدة إلى أن الأرض لديها فرصة للابتعاد عن النجم بدلاً من الانجذاب إلى قشرتها الساخنة Phys.org.

التطلع إلى المستقبل

نحن نتحدث عن أحداث متوقعة بعد حوالي 5 مليارات سنة فقط، حيث لن تبقى حياة على الأرض لفترة طويلة. ومع ذلك، فإن مسألة ما إذا كان الكوكب سيدمره النجم نفسه أو سينجو من توسعه، كانت منذ فترة طويلة مشكلة مهمة في الفيزياء الفلكية.

عندما ينفد الهيدروجين من قلب الشمس، سيبدأ النجم بالتغير بشكل كبير. سيتحول أولاً إلى عملاق أحمر، وبعد نفاد الهيليوم، سيدخل المرحلة التالية – ما يسمى بمرحلة AGB. خلال هذه الفترات، سيزداد حجم الشمس بشكل كبير، وعندها سيتم تحديد مصير الكواكب الداخلية.

القضية الأساسية تتعلق بالمواجهة بين عمليتين. فمن ناحية، مع توسع الشمس، ستزداد تفاعلات المد والجزر بين النجم والأرض. نحن معروفون بقوى مماثلة من نظام الأرض والقمر: فهي تسبب مد وجزر المحيطات، وتبطئ دوران الأرض وتزيل القمر تدريجياً.

إذا انتفخت الشمس بدرجة كافية، فسوف تخلق موجات مد قوية في طبقاتها الخارجية. قد يؤدي تبديد طاقتها إلى بدء مدار الأرض في الانكماش، وسيتم سحب الكوكب داخل النجم المتوسع. ومن ناحية أخرى، ستفقد الشمس المسنة كتلتها بسبب الرياح النجمية. كلما كانت كتلة النجم أصغر، كلما ضعفت جاذبيته، مما يعني أن مدار الأرض يمكن، على العكس من ذلك، أن يتحول إلى الخارج. إن التوازن الدقيق بين فرملة المد والجزر وفقدان الكتلة هو الذي يحدد النتيجة النهائية.

كيف يمكن للأرض البقاء على قيد الحياة

وكما أوضح المؤلف الرئيسي ماتس إيسيلدرز، إذا سيطرت تأثيرات المد والجزر، فسوف تمتص الشمس الأرض. إذا سيطر فقدان الكتلة، فسيكون الكوكب قادرًا على الذهاب إلى مدار أبعد، يتجاوز نصف قطر النجم المتوسع.

في السابق، كان العلماء يميلون بشكل عام إلى سيناريو أكثر قتامة. لكن وفقا للباحثين، فإن التقديرات القديمة اعتمدت على أفكار بسيطة نسبيا حول كيفية تبدد طاقة المد والجزر داخل النجوم العملاقة. وعلى مدى السنوات الخمس عشرة الماضية، تحسنت أساليب نمذجة مثل هذه العمليات بشكل ملحوظ. وقد سمح هذا لمؤلفي العمل الجديد بإظهار أن تشتت المد والجزر في النجوم العملاقة من المحتمل أن يكون أضعف مما كان يعتقد سابقًا. وهذا يعني أن فرص الأرض في تجنب الامتصاص أعلى.

ولتقدير مقدار الكتلة التي ستفقدها الشمس خلال المراحل اللاحقة من حياتها بشكل أفضل، درس الباحثون أيضًا النجم القريب L2 Puppis. يُطلق عليه اسم “ابن عم كبير السن” للشمس، لأنه يساعد على فهم كيف قد يتصرف نجمنا في سن الشيخوخة.

وفقًا للمؤلف المشارك في الدراسة ستيفان ماثيس من CEA Paris-Saclay، فإن الفهم الحالي لفيزياء المد والجزر وأفضل التقديرات لفقد الكتلة يشير الآن إلى أن الأرض، على عكس التوقعات السابقة، ربما تتحرك بعيدًا عن الشمس.

ووفقا للنموذج الجديد، سيتجنب المريخ أيضا الموت في القشرة الشمسية. لكن من المؤكد تقريبًا أن كرة النار المتوسعة سوف تلتهم عطارد والزهرة، الواقعين بالقرب من النجم. بعد هذه المراحل، ستتخلص الشمس من طبقاتها الخارجية وتصبح قزمًا أبيض، وهو بقايا نجم كثيفة للغاية. لن تحدث فيه تفاعلات نووية حرارية بعد الآن، لذا بمرور الوقت سيصبح باهتًا وأكثر برودة.