de energieopwekking van de zon is gebaseerd op thermonucleaire fusie van waterstof in helium. Dit gebeurt in het kerngebied van de ster met behulp van het proton–proton kettingreactie proces. Omdat er geen convectie is in de zonnekern, bouwt de heliumconcentratie zich op in dat gebied zonder over de ster te worden verdeeld., De temperatuur in de kern van de zon is te laag voor kernfusie van heliumatomen door het triple-alpha-proces, dus deze atomen dragen niet bij aan de netto energieopwekking die nodig is om het hydrostatisch evenwicht van de zon te handhaven.op dit moment is bijna de helft van de waterstof in de kern verbruikt, terwijl de rest van de atomen voornamelijk uit helium bestaat. Naarmate het aantal waterstofatomen per massa-eenheid afneemt, neemt ook hun energie-output die door kernfusie wordt geleverd, af., Dit resulteert in een afname van de drukondersteuning, waardoor de kern samentrekt totdat de verhoogde dichtheid en temperatuur de kerndruk in evenwicht brengen met de lagen erboven. De hogere temperatuur zorgt ervoor dat de resterende waterstof sneller fuseert, waardoor de energie wordt opgewekt die nodig is om het evenwicht te handhaven.
evolutie van de helderheid, straal en effectieve temperatuur van de zon ten opzichte van de huidige zon. Na Ribas (2010).,
het resultaat van dit proces is een gestage toename van de energie-output van de zon. Toen de zon voor het eerst een hoofdreeksster werd, straalde hij slechts 70% van de huidige helderheid uit. De helderheid is bijna lineair toegenomen tot nu, met 1% per 110 miljoen jaar. Ook wordt verwacht dat de zon over drie miljard jaar 33% helderder zal zijn. De waterstofbrandstof in de kern zal over vijf miljard jaar eindelijk uitgeput zijn, wanneer de zon 67% helderder zal zijn dan nu., Daarna zal de zon waterstof blijven verbranden in een omhulsel rond zijn kern, totdat de helderheid 121% boven de huidige waarde komt. Dit markeert het einde van het leven van de HoofdReeks van de zon, en daarna zal het door het subreusstadium gaan en evolueren tot een rode reus.
tegen die tijd zou de botsing van de Melkweg en Andromeda sterrenstelsels onderweg moeten zijn. Hoewel dit zou kunnen leiden tot het uitwerpen van het zonnestelsel uit het nieuwe gecombineerde melkwegstelsel, wordt het onwaarschijnlijk geacht enig nadelig effect te hebben op de zon of haar planeten.,
klimaatimpact
De snelheid van verwering van silicaatmineralen zal toenemen naarmate stijgende temperaturen chemische processen versnellen. Dit zal op zijn beurt het niveau van koolstofdioxide in de atmosfeer verlagen, omdat reacties met silicaatmineralen kooldioxidegas omzetten in vaste carbonaten. Binnen de komende 600 miljoen jaar vanaf het heden zal de concentratie van kooldioxide onder de kritische drempel dalen die nodig is om C3-fotosynthese te ondersteunen: ongeveer 50 delen per miljoen., Op dit moment zullen bomen en bossen in hun huidige vorm niet meer kunnen overleven. de laatste levende bomen zijn groenblijvende naaldbomen. Deze daling van het plantenleven zal waarschijnlijk eerder een langdurige daling dan een scherpe daling zijn. Het is waarschijnlijk dat plantengroepen één voor één zullen sterven voordat het niveau van 50 delen per miljoen is bereikt. De eerste planten die verdwijnen zijn C3-kruidachtige planten, gevolgd door loofbossen, groenblijvende loofbossen en tenslotte groenblijvende naaldbomen. De fixatie van C4-koolstof kan echter in veel lagere concentraties doorgaan, tot boven de 10 delen per miljoen., Planten die C4-fotosynthese gebruiken, kunnen dus minstens 0,8 miljard jaar overleven en misschien wel 1,2 miljard jaar later, waarna stijgende temperaturen de biosfeer onhoudbaar maken. Momenteel vertegenwoordigen C4-planten ongeveer 5% van de biomassa van planten op aarde en 1% van de bekende plantensoorten. Zo maakt ongeveer 50% van alle grassoorten (Poaceae) gebruik van de C4 fotosynthetische route, net als veel soorten in de kruidachtige familie Amaranthaceae.,
wanneer de niveaus van kooldioxide dalen tot de grens waar de fotosynthese nauwelijks duurzaam is, zal het aandeel kooldioxide in de atmosfeer naar verwachting op en neer schommelen. Hierdoor kan landvegetatie bloeien elke keer dat het niveau van kooldioxide stijgt als gevolg van tektonische activiteit en ademhaling van dierlijk leven. De lange termijn trend is echter dat het plantenleven op het land helemaal afsterft, omdat het grootste deel van de resterende koolstof in de atmosfeer in de Aarde wordt afgezonderd., Sommige microben zijn in staat tot fotosynthese bij concentraties van kooldioxide zo laag als 1 deel per miljoen, dus deze levensvormen zouden waarschijnlijk alleen verdwijnen als gevolg van stijgende temperaturen en het verlies van de biosfeer.
planten—en, bij uitbreiding, dieren-zouden langer kunnen overleven door andere strategieën te ontwikkelen, zoals minder koolstofdioxide nodig hebben voor fotosynthetische processen, vleesetend worden, zich aanpassen aan uitdroging of zich associëren met schimmels. Deze aanpassingen zullen waarschijnlijk aan het begin van de vochtige kas verschijnen (zie verder).,
het verlies van hogere plantenlevensduur zal ook resulteren in het uiteindelijke verlies van zuurstof en ozon als gevolg van de ademhaling van dieren, chemische reacties in de atmosfeer en vulkaanuitbarstingen. Dit zal resulteren in minder verzwakking van DNA-schadelijke UV, evenals de dood van dieren; de eerste dieren die verdwijnen zouden grote zoogdieren zijn, gevolgd door kleine zoogdieren, vogels, amfibieën en grote vissen, reptielen en kleine vissen, en tenslotte ongewervelde dieren., Voordat dit gebeurt, wordt verwacht dat het leven zich zou concentreren op refugia met een lagere temperatuur, zoals hoge hoogtes waar minder landoppervlak beschikbaar is, waardoor de grootte van de populatie wordt beperkt. Kleinere dieren zouden beter overleven dan Grotere vanwege de lagere zuurstofbehoefte, terwijl vogels het beter zouden doen dan zoogdieren dankzij hun vermogen om grote afstanden af te leggen op zoek naar koudere temperaturen. Gebaseerd op de zuurstofhalfwaardetijd in de atmosfeer, zou het dierlijk leven maximaal 100 miljoen jaar duren na het verlies van hogere planten., Het leven van dieren kan echter veel langer duren, aangezien momenteel meer dan 50% van de zuurstof wordt geproduceerd door fytoplankton.in hun werk The Life and Death of Planet Earth hebben auteurs Peter D. Ward en Donald Brownlee betoogd dat een bepaalde vorm van dierlijk leven kan doorgaan, zelfs nadat het grootste deel van het plantenleven op aarde is verdwenen., Ward en Brownlee gebruiken fossiel bewijsmateriaal van de Burgess Shale in Brits-Columbia, Canada, om het klimaat van de Cambrium explosie te bepalen, en gebruiken het om het klimaat van de toekomst te voorspellen wanneer stijgende wereldwijde temperaturen veroorzaakt door een opwarming van de zon en dalende zuurstofniveaus resulteren in de uiteindelijke uitsterving van dierlijk leven. Aanvankelijk verwachten ze dat sommige insecten, hagedissen, vogels en kleine zoogdieren kunnen blijven bestaan, samen met zeeleven. Echter, zonder zuurstof aanvulling door planten, geloven ze dat dieren waarschijnlijk zou sterven door verstikking binnen een paar miljoen jaar., Zelfs als er voldoende zuurstof in de atmosfeer zou blijven door de persistentie van een of andere vorm van fotosynthese, zou de gestage stijging van de mondiale temperatuur leiden tot een geleidelijk verlies van biodiversiteit.
naarmate de temperatuur blijft stijgen, zal het laatste dierleven naar de polen worden gedreven, en mogelijk ondergronds. Ze zouden voornamelijk actief worden tijdens de poolnacht, aestivating tijdens de pooldag als gevolg van de intense hitte. Een groot deel van het oppervlak zou een dorre woestijn worden en leven zou voornamelijk in de oceanen worden gevonden., Echter, als gevolg van een afname van de hoeveelheid organische stof die de oceanen binnenkomt vanaf het land, evenals een afname van opgeloste zuurstof, zou het zeeleven ook verdwijnen via een vergelijkbaar pad als op het aardoppervlak. Dit proces zou beginnen met het verlies van zoetwatersoorten en eindigen met ongewervelde dieren, in het bijzonder die welke niet afhankelijk zijn van levende planten zoals termieten of die in de buurt van hydrothermale openingen zoals wormen van het geslacht Riftia. Als gevolg van deze processen, meercellige levensvormen kunnen worden uitgestorven in ongeveer 800 miljoen jaar, en eukaryoten in 1.,3 miljard jaar, alleen de prokaryoten.
verlies van oceaansedit
de atmosfeer van Venus bevindt zich in een “super-greenhouse” toestand
over een miljard jaar zal ongeveer 27% van de moderne Oceaan in de mantel zijn gesubductie. Als dit proces ononderbroken zou worden voortgezet, zou het een evenwichtstoestand bereiken waarin 65% van het huidige oppervlaktereservoir aan het oppervlak zou blijven., Zodra de lichtkracht van de zon 10% hoger is dan de huidige waarde, zal de gemiddelde globale oppervlaktetemperatuur stijgen tot 320 K (47 °C; 116 °F). De atmosfeer wordt een “vochtige kas” die leidt tot een op hol geslagen verdamping van de oceanen. Op dit punt tonen modellen van de toekomstige omgeving van de aarde aan dat de stratosfeer steeds meer water zou bevatten. Deze watermoleculen worden afgebroken door fotodissociatie door zonne-UV, waardoor waterstof uit de atmosfeer kan ontsnappen. Het netto resultaat zou een verlies van het zeewater van de wereld zijn met ongeveer 1,1 miljard jaar vanaf het heden.,
er zullen twee variaties zijn van deze toekomstige opwarmingsfeedback: de “vochtige kas” waar waterdamp de troposfeer domineert terwijl waterdamp zich begint op te hopen in de stratosfeer (als de oceanen zeer snel verdampen), en de “runaway kas” waar waterdamp een dominant onderdeel van de atmosfeer wordt (als de oceanen te langzaam verdampen)., In dit oceaanvrije Tijdperk zullen er nog steeds oppervlaktebekers zijn, omdat water gestaag vrijkomt uit de diepe korst en mantel, waar naar schatting een hoeveelheid water is die gelijk is aan meerdere malen de hoeveelheid die momenteel in de oceanen van de aarde aanwezig is. Er kan wat water worden vastgehouden aan de polen en er kunnen af en toe regenbuien zijn, maar voor het grootste deel zou de planeet een droge woestijn zijn met grote dunefields die de evenaar bedekken, en een paar zoutvlakten op wat ooit de oceaanbodem was, vergelijkbaar met die in de Atacama woestijn in Chili.,
zonder water als smeermiddel zou platentektoniek zeer waarschijnlijk stoppen en de meest zichtbare tekenen van geologische activiteit zouden schildvulkanen boven mantelhotspots zijn. In deze droge omstandigheden kan de planeet wat microbieel en mogelijk zelfs meercellig leven behouden. De meeste van deze microben zullen halofielen zijn en het leven kan zijn toevlucht vinden in de atmosfeer zoals is voorgesteld om te zijn gebeurd op Venus. Echter, de steeds extremere omstandigheden zullen waarschijnlijk leiden tot het uitsterven van de prokaryoten tussen 1,6 miljard jaar en 2.,Over 8 miljard jaar leven de laatsten in waterplassen op grote breedtegraden en hoogtes of in grotten met vast ijs. Ondergronds leven kan echter langer duren. Wat hierna gebeurt hangt af van het niveau van tektonische activiteit. Een gestage uitstoot van kooldioxide door vulkaanuitbarsting kan ervoor zorgen dat de atmosfeer in een “super-kas” staat zoals die van de planeet Venus., Maar, zoals hierboven vermeld, zonder oppervlaktewater, platentektoniek zou waarschijnlijk tot stilstand komen en de meeste van de carbonaten zou veilig begraven blijven totdat de zon een rode reus wordt en zijn verhoogde helderheid verwarmt de rots tot het punt van het vrijgeven van de kooldioxide.
het verlies van de oceanen zou kunnen worden uitgesteld tot 2 miljard jaar in de toekomst als de atmosferische druk zou dalen. Een lagere atmosferische druk zou het broeikaseffect verminderen, waardoor de oppervlaktetemperatuur daalt. Dit zou kunnen gebeuren als natuurlijke processen de stikstof uit de atmosfeer zouden verwijderen., Studies van organische sedimenten hebben aangetoond dat ten minste 100 kilopascal (0,99 atm) stikstof uit de atmosfeer is verwijderd in de afgelopen vier miljard jaar; genoeg om effectief de huidige atmosferische druk te verdubbelen als het zou vrijkomen. Dit verwijderingspercentage zou voldoende zijn om de effecten van de toenemende helderheid van de zon voor de komende twee miljard jaar tegen te gaan.
over 2,8 miljard jaar zal de oppervlaktetemperatuur van de aarde 422 K (149 °C; 300 °F) hebben bereikt, zelfs aan de Polen. Op dit punt, zal alle resterende leven worden gedoofd als gevolg van de extreme omstandigheden., Als al het water op aarde op dit punt verdampt is, zal de planeet in dezelfde omstandigheden blijven met een gestage stijging van de oppervlaktetemperatuur totdat de zon een rode reus wordt. Zo niet, dan zal over ongeveer 3-4 miljard jaar de hoeveelheid waterdamp in de lagere atmosfeer stijgen tot 40% en zal een “vochtig broeikaseffect” beginnen zodra de helderheid van de zon 35-40% meer bereikt dan haar huidige waarde. Een” runaway greenhouse ” effect zal volgen, waardoor de atmosfeer op te warmen en het verhogen van de oppervlaktetemperatuur tot ongeveer 1.600 K (1.330 °C; 2.420 °F)., Dit is voldoende om het oppervlak van de planeet te smelten. Echter, het grootste deel van de atmosfeer zal behouden blijven totdat de zon het Rode reuzenstadium is ingegaan.
met het uitsterven van het leven, 2,8 miljard jaar vanaf nu wordt ook verwacht dat de biosignaturen van de aarde zullen verdwijnen, om te worden vervangen door handtekeningen veroorzaakt door niet-biologische processen.,
Red giant stagedit
de grootte van de huidige zon (nu in de hoofdreeks) vergeleken met zijn geschatte grootte tijdens zijn red giant fase
zodra de zon verandert van het verbranden van waterstof in zijn kern naar het verbranden van waterstof in een omhulsel rond zijn kern, zal de kern beginnen te samentrekken en de buitenste envelop zal uitbreiden. De totale lichtkracht zal gestaag toenemen over de volgende miljard jaar tot het 2.730 keer de huidige lichtkracht van de zon bereikt op de leeftijd van 12.167 miljard jaar., Het grootste deel van de atmosfeer van de aarde zal verloren gaan in de ruimte en het oppervlak zal bestaan uit een lava oceaan met drijvende continenten van metalen en metaaloxiden, evenals ijsbergen van vuurvaste materialen, met een oppervlaktetemperatuur van meer dan 2.400 K (2.130 °C; 3.860 °F). De zon zal sneller massaverlies ervaren, met ongeveer 33% van haar totale massa door de zonnewind. Het verlies van massa zal betekenen dat de banen van de planeten zullen uitbreiden. De baanafstand van de aarde zal toenemen tot maximaal 150% van zijn huidige waarde.,
het snelste deel van de uitzetting van de zon tot een rode reus zal plaatsvinden tijdens de laatste fasen, wanneer de zon ongeveer 12 miljard jaar oud zal zijn. Het is waarschijnlijk uit te breiden om zowel Mercurius en Venus te slikken, het bereiken van een maximale straal van 1,2 ae (180.000.000 km). De aarde zal tidaal interageren met de buitenste atmosfeer van de zon, wat zou dienen om de omloopstraal van de aarde te verminderen. De sleep uit de chromosfeer van de zon zou ook de baan van de aarde verminderen. Deze effecten zullen fungeren als tegenwicht voor het effect van massaverlies door de zon, en de aarde zal waarschijnlijk worden overspoeld door de zon.,
De weerstand uit de atmosfeer van de zon kan de baan van de maan doen vervagen. Zodra de baan van de Maan op een afstand van 18.470 km sluit, zal hij de Rochelimiet van de aarde overschrijden. Dit betekent dat de getijdeninteractie met de aarde de maan uiteen zou breken, waardoor het een ringsysteem zou worden. Het grootste deel van de ring zal dan beginnen te vervallen, en het puin zal de Aarde raken. Dus, zelfs als de aarde niet wordt opgeslokt door de zon, kan de planeet maanloos blijven., De ablatie en verdamping veroorzaakt door zijn val op een rottende baan naar de zon kan de aardmantel te verwijderen, waardoor alleen de kern, die uiteindelijk zal worden vernietigd na maximaal 200 jaar. Na deze gebeurtenis zal de enige erfenis van de aarde een zeer lichte toename (0,01%) van de zonnemetalliciteit zijn.,:IIC
Post-red giant stagedit
De Helixnevel, een planetaire nevel vergelijkbaar met wat de zon zal produceren in 8 miljard jaar
na het fuseren van helium in zijn kern tot koolstof, zal de zon opnieuw beginnen in te storten en zich ontwikkelen tot een compacte witte dwergster na de buitenste atmosfeer wordt afgeworpen als een planetaire nevel. De voorspelde eindmassa is 54,1% van de huidige waarde, waarschijnlijk voornamelijk bestaande uit koolstof en zuurstof.
momenteel beweegt de maan met een snelheid van 4 cm (1,5 inch) per jaar van de aarde., Over 50 miljard jaar, als de aarde en de maan niet overspoeld worden door de zon, zullen ze getijdelockt raken in een grotere, stabiele baan, met elk slechts één gezicht naar het andere. Daarna zal de getijdenwerking van de zon het impulsmoment uit het systeem halen, waardoor de baan van de maan bederft en de rotatie van de aarde versnelt. Over ongeveer 65 miljard jaar wordt geschat dat de maan uiteindelijk in botsing kan komen met de aarde, als gevolg van de resterende energie van het Aarde–Maansysteem wordt ingezakt door de overgebleven zon, waardoor de maan langzaam naar binnen beweegt in de richting van de aarde.,
op een tijdschaal van 1019 (10 quintillion) jaar zullen de resterende planeten in het zonnestelsel uit het systeem worden verwijderd door gewelddadige ontspanning. Als de aarde niet wordt vernietigd door de uitdijende rode reuzenzon en de aarde niet uit het zonnestelsel wordt geworpen door gewelddadige ontspanning, zal het uiteindelijke lot van de planeet zijn dat het botst met de Zwarte dwergzon als gevolg van het verval van zijn baan via gravitationele straling, in 1020 (korte schaal: 100 quintillion, lange schaal: 100 triljoen) jaar.
Geef een reactie