Qual será o destino final da Terra e do Sol? [o verdadeiro fim-do-mundo]

Ilustração mostra como poderá estar a Terra na fase de gigante vermelha do Sol. Crédito: Fsgregs

Em bilhões de anos no futuro, quando o nosso Sol se transformar em uma estrela gigante vermelha, crescerá e consumirá a órbita da Terra. Mas, se a Terra viaja na sua órbita, o que vai acontecer ao nosso querido planeta? A Terra será “comida” como os pobres planetas Mercúrio e Vênus?

Os astrônomos há décadas se dedicam a tentar responder a esta questão. Quando o Sol se tornar numa gigante vermelha, os simples cálculos põem o seu equador para lá de Marte. Todos os planetas interiores serão consumidos.

Nessa concepção artística uma gigante vermelha exerce sua fúria sobre um planeta joviano

Uma estrela moribunda cresce e torna o sistema solar um inferno

No entanto, à medida que o Sol alcança este último estágio da sua evolução estelar, perde uma tremenda quantidade de massa através de poderosos ventos solares. Enquanto cresce, perde massa, fazendo com que os planetas espiralem para fora. Por isso a questão é, será que o Sol em expansão alcançará os planetas que espiralam para fora, ou conseguirá a Terra (e talvez até Vênus) escapar às suas garras?

K.-P Schroder e Robert Cannon Smith são dois cientistas tentando chegar ao fundo desta questão. Fizeram os cálculos com os mais atuais modelos de evolução estelar, e publicaram um trabalho com o nome: “Revisitando o Futuro Distante do Sol e da Terra”. O artigo foi publicado no boletim mensal da Sociedade Astronômica Real.

De acordo com Schroder e Smith, quando o Sol se tornar uma gigante vermelha daqui a 7,59 bilhões de anos, começará a perder massa rapidamente. Pela altura em que alcance o seu maior raio, 256 vezes o seu tamanho atual, terá apenas 67% da sua massa presente.

O Sol vai “inchar”, isto acontecerá ‘rapidamente’ quando esgotar o hidrogênio no seu núcleo, durante o período de 5 mihões de anos. Entrará então na sua relativamente breve fase (+130 milhões de anos) de queima de hélio. Irá então expandir-se para além da órbita de Mercúrio e depois atingirá a órbita de Vênus. Quando chegar a altura da Terra, terá perdido 4,9×10²⁰ toneladas de massa para cada ano (8% da massa da Terra por ano).

Aqui está o verdadeiro fim-do-mundo…

Mas a zona habitável desaparecerá muito mais cedo. Os astrônomos estimam que migre para longe da órbita da Terra em apenas 1 bilhão de anos. O quente Sol (seu brilho estará +10% do que vemos hoje) fará evaporar os oceanos da Terra. Com tanto vapor presente na atmosfera, uma parte subirá para a estratosfera e lá a energética radiação solar ultravioleta vai dissociar (separar) o hidrogênio presente na água (a molécula de água H²O será partida em dois componentes: o hidrogênio  livre H e a hidroxila OH).  O hidrogênio livre, bem mais leve, será perdido no espaço. A Terra nunca mais terá oceanos. Eventualmente tornar-se-á novamente derretida.

No entanto, existe uma vantagem para o Sistema Solar. Mesmo que a Terra, a uma mera unidade astronômica e meia, já não se encontre na zona habitável do Sol, muito do Sistema Solar estará. A nova zona habitável esticar-se-á de 49,4 até 71,4 UA, bem dentro do Cinturão de Kuiper. Os mundos gelados conhecidos até então, derreterão, e água líquida estará presente para lá da órbita de Plutão. Talvez Éris seja o nosso novo mundo.

Mas voltando à questão principal – conseguirá a Terra escapar deste destino?

Nesta impressão artística vemos a comparação entre a estrutura do Sol agora e quando tornar-se uma estrela gigante vermelha. Atenção: as duas imagens não estão em escala – a comparação de tamanho está em baixo e à direita do quadro. O interior do Sol e o das estrelas de sua massa é em geral dividido em 3 zonas distintas. A zona externa é chamada ‘zona convectiva’. Esta zona se estende desde a fotosfera até cerca de 15% do raio solar. Na ‘zona convectiva’ a energia é transportada principalmente para fora por fluxos de plasma em convecção. A Zona radiativa fica abaixo da zona de convecção e se estende até o núcleo solar. Na zona radiativa a energia é transferida para fora por radiação (e não por convecção). A densidade da matéria entre o topo e a base desta zona aumenta 100 vezes. O núcleo solar ocupa a região central e seu diâmetro é cerca de 15% do diâmetro estelar. Aqui a energia é produzida pelo processo de nucleossíntese onde o hidrogênio se funde gerando o hélio. No Sol a temperatura do núcleo chega a 14 milhões de graus. Na gigante vermelha à direita o núcleo faz a nucleossíntese do hélio, pois o hidrogênio se esgotou, produzindo muito mais energia que o Sol. A zona de convecção da gigante vermelha é muito maior, abrangendo 35 vezes mais massa que a mesma região no Sol atual. Crédito: ESO – European Southern Observatory

De acordo com Schroder e Smith, a resposta é não. Mesmo que a Terra consiga migrar para uma órbita 50% maior que a da atualidade, não terá salvação. O Sol crescerá e “engolirá” a Terra antes que alcance essa região como gigante vermelha. E o Sol ainda teria mais 0,25 UA e 500.000 anos para crescer.

Uma vez dentro da atmosfera do Sol, a Terra irá colidir com as partículas de gás. A sua órbita irá decair e espiralará para dentro do Sol.

Se a Terra estivesse apenas um pouco mais longe do Sol, a 1,15 UA (1 UA = distância atual da Terra ao Sol), conseguiria “sobreviver” à fase de expansão. Embora seja ficção científica, os autores sugerem que as tecnologias futuras poderiam ser usadas para acelerar a viagem da Terra para longe do Sol de acordo com a necessidade.

O pensar neste futuro distante da Terra diz-nos algo sobre a psicologia humana. As pessoas estão genuinamente preocupadas com o futuro a bilhões de anos à frente? Embora saibamos que a Terra será incinerada bem mais cedo, os seus oceanos literalmente irão se evaporar e o nosso planeta se tornará numa bola de rocha derretida é esta destruição pelo Sol que parece mais preocupante para todos nós, ou não? O que o leitor acha?

Fontes

ArXiv.org:  Distant future of the Sun and Earth por K.-P. Schroder e Robert Connon Smith

ESO: Structure of Stars

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