از سایهبان خورشیدی تا تزریق پادماده؛ راهنمای فرضی افزایش عمر زمین به ۹ کوادریلیون سال
پژوهشگری طرحی عظیم و خارقالعاده ارائه داده که به ادعای او میتواند با استفاده از مهندسی کیهانی، زمین را برای ۹ میلیون میلیارد سال زیستپذیر نگه دارد.
پژوهشگری طرحی عظیم و خارقالعاده ارائه داده که به ادعای او میتواند با استفاده از مهندسی کیهانی، زمین را برای ۹ میلیون میلیارد سال زیستپذیر نگه دارد.
منبع حیات و انرژی زمین، یعنی خورشید ، در آیندهای دور به عامل نابودی سیارهی ما تبدیل خواهد شد. دانشمندان میدانند که انبساط و مرگ نهایی خورشید، پایاندهندهی زیستپذیری سیارهی ماست. اما پژوهشی تازه، سناریویی علمی-تخیلی اما حسابشده را برای گریز از این سرنوشت ترسیم کرده است که به جای فرار به سوی ستارگان، بر بازسازی زمین در همان مکان تأکید دارد.
گابریل هری، پژوهشگر مستقل، در مطالعهای که در مجلهی انجمن سیارهشناسی بریتانیا منتشر خواهد شد، مجموعهای از راهکارهای مهندسیِ عظیم را برای مقابله با تهدیدات فراروی زمین ارائه کرده است. این تهدیدات شامل افزایش درخشندگی خورشید، بلعیدهشدن زمین توسط خورشید در آینده، پایان یافتن فعالیتهای زمینساختی، کاهش آب، تغییرات محوری زمین، برخورد اجرام آسمانی و حتی خطرات فراکهکشانی میشود.
به گفتهی هری، اگر اقدامات پیشنهادی او به موقع اجرا شوند، عمر زیستپذیری زمین را از یک میلیارد سال به ۹٫۱ میلیون میلیارد سال افزایش خواهند داد. نکتهی کلیدی این است که هرچند زمین تا ۵ میلیارد سال دیگر توسط خورشید بلعیده میشود، حیات روی آن خیلی زودتر، حدود یک میلیارد سال دیگر، به دلیل افزایش درخشندگی خورشید از بین میرود.
طبق پیشبینیها، خورشید حدود یک میلیارد سال دیگر با اتمام سوخت خود، شروع به انبساط و زمین را به جهنم تبدیل میکند. دما به شدت افزایش مییابد، اقیانوسها میجوشند و جو از بین میرود. در نهایت، ستاره ما به یک کوتوله سفید تبدیل میشود و منظومهی شمسی را در تاریکی و سرمای مطلق فرو میبرد. اما مشکل اصلی خیلی زودتر از بلعیدهشدن زمین توسط خورشید رخ میدهد؛ حدود یک میلیارد سال دیگر، افزایش درخشندگی خورشید به تنهایی برای سکونتناپذیر کردن زمین کافی است.
برای ساخت سایهبان خورشیدی، فقط به ۰٫۰۱ درصد از جرم ماه نیاز داریم
برای مقابله با تهدید خورشید، هری پیشنهاد میکند سایهبان غولپیکری در لاگرانژی ۱ (نقطهای بین زمین و خورشید که نیروهای گرانشی در تعادلاند) نصب کنیم. این سایهبان که ۷۰۰هزار کیلومتر عرض خواهد داشت، با پوشاندن ۷۰ درجه از آسمان، تابش مستقیم خورشید را مسدود میکند. جنس آن عمدتاً از آلومینیوم با ضخامتی در حدود ۰٫۱ میلیمتر خواهد بود؛ یعنی به اندازهی سایهبان تلسکوپ فضایی جیمز وب.
وزن سازه به حدود ۱۰۰ میلیارد میلیارد کیلوگرم میرسد که برای ساخت آن، به استخراج ۰٫۰۱ درصد از جرم ماه نیاز است. همچنین برای لنگر انداختن این سایهبان، به کابلی به طول ۲ میلیون کیلومتر نیاز داریم که میتوان آن را از ۴۰ درصد از جرم سیاره کوتوله سرس تأمین کرد. جالب اینکه ایدهی سایهبان فضایی در حال حاضر نیز به عنوان یکی از راهکارهای مهار گرمایش زمین (جذب نور خورشید در فضا) به طور جدی مطرح است.
مسدودکردن نور خورشید، چالش بزرگی ایجاد میکند: زمین بدون نور و گرمای آن سرد و تاریک میشود. در اینجا، هری پیشنهاد میدهد که از مشتری ، بزرگترین سیارهی منظومهی شمسی، به عنوان نیروگاه هستهای عظیم استفاده کنیم. رآکتورهای همجوشی در اعماق جو مشتری (حدود ۶,۵۰۰ کیلومتری) مستقر میشوند و با استفاده از هیدروژن و هلیوم فراوان این سیاره، انرژی تولید میکنند. این انرژی سپس با لیزر به زمین منتقل میشود تا نقش خورشید مصنوعی را ایفا کند.
حتی اگر گرمای خورشید را کنترل کنیم، در مرحلهی غول سرخ ، خورشید آنقدر بزرگ میشود که زمین را در خود میبلعد. برای فرار از این فاجعه، باید مدار زمین را تغییر دهیم.
هری پیشنهاد میدهد که با استخراج اکسیژن از مشتری و استفاده از آن برای ایجاد پرتو ذرات، زمین را به تدریج از خورشید دور کنیم. جرم این پرتو تقریباً معادل نیمی از خروجی رودخانهی آمازون خواهد بود که به تدریج سیارهی ما را از خورشید دور میکند. با این روش، میتوانیم فاصلهی زمین را از خورشید حدود ۲۰ درصد افزایش دهیم و آن را از منطقهی خطر خارج کنیم. هری برای این کار از مشتری به عنوان منبع مواد اولیه استفاده میکند.
اما داستان به اینجا ختم نمیشود. حدود ۱٫۴۵ میلیارد سال دیگر، با سردشدن تدریجی هسته، فعالیتهای زمینساختی (تکتونیک صفحهای) که برای چرخهی کربن و حیات ضروری هستند، متوقف میشوند. برای حل این مشکل، هری پیشنهاد میدهد که سالانه حدود ۸٫۲ تن پادماده به عمق زمین تزریق شود تا گرمای هسته جایگزین شود. این یکی از خارقالعادهترین بخشهای طرح است.
سالانه ۸٫۲ تن پادماده به هستهی زمین تزریق میکنیم تا گرمای آن را برای همیشه حفظ کنیم
پادماده را میتوان «دوقلوی مخالف» مادهی معمولی دانست. هر ذرهی ماده، یک پادذره با بار مخالف دارد. برای مثال، الکترون (بار منفی) پادذرهای به نام پوزیترون (بار مثبت) دارد. وقتی ماده و پادماده با هم برخورد میکنند، هر دو نابود و تمام جرمشان به انرژی خالص تبدیل میشود. این انرژی حدود ۱۰ میلیارد برابر قویتر از سوختهای شیمیایی معمولی است.
در طرح هری، از این انرژی عظیم برای جبران گرمای ازدسترفتهی هستهی زمین استفاده میشود. با سرد شدن تدریجی زمین، فعالیتهای زمینساختی (که برای چرخهی کربن و حیات ضروری هستند) متوقف میشوند. تزریق سالانهی ۸٫۲ تن پادماده به عمق زمین، میتواند این گرما را جایگزین کند و موتور محرک سیاره را روشن نگه دارد.
با سرد شدن تدریجی هسته، میدان مغناطیسی زمین ضعیفتر میشود و سپر محافظتی آن در برابر بادهای خورشیدی کاهش مییابد. این موضوع باعث میشود مولکولهای آب در لایههای بالایی جو، توسط تابش فرابنفش خورشید به هیدروژن و اکسیژن تجزیه شوند و هیدروژن سبکتر به فضا فرار کند.
طبق پیشنهاد هری، برای جبران این کاهش تدریجی آب، میتوانیم از منابع عظیم هیدروژن و اکسیژن موجود در جو مشتری استفاده کنیم. تمدن فوقپیشرفته میتواند این گازها را از مشتری استخراج، آنها را در فضا ترکیب و به مولکولهای آب تبدیل کند. سپس سالانه حدود هزار تن آب به زمین منتقل تا حجم آبهای سطحی و زیرزمینی حفظ شود و چرخهی حیات تداوم یابد. اگرچه این ایده از نظر علمی ممکن است، اجرای آن در این مقیاس با فناوری امروز دور از تصور است.
هری برای تهدیدات دیگری مانند برخورد اجرام آسمانی، انفجار ابرنواخترها و حتی جابهجایی ستارگان مجاور نیز راهکارهایی ارائه کرده است. برای محافظت در برابر ابرنواخترها و انفجارهای پرتو گاما، میتوان از سپرهای فضایی عظیم استفاده کرد. همچنین برای انحراف مسیر ستارگان نزدیک، میتوان با استفاده از جریانهای مادهای از مشتری، کل منظومه شمسی را به آرامی حرکت داد.
جالب اینکه هری به جای ساخت سایهبان، ایدهی بالا بردن ستاره را نیز مطرح میکند؛ یعنی با استخراج تدریجی مواد از سطح خورشید، جرم آن را کاهش داده و روند پیری آن را کندتر کنیم. این کار میتواند عمر خورشید را تا حدود ۹٫۲ میلیارد سال افزایش دهد.
ایدههای مطرحشده، تمرین فکری برای تمدنی است که فناوریاش از علم امروز ما فراتر رفته است
ایدههای طرحشده شاید در نگاه اول مانند داستانهای علمی-تخیلی به نظر برسند، اما خودِ پژوهشگر نیز به این نکته اشاره میکند که چنین پروژههایی فراتر از توان فناوری فعلی بشر هستند. مقاله به عنوان «تمرین تخیلیِ منضبط» و نه نقشهی راه عملی منتشر شده است.
بااینحال، هدف از این طرح، ترسیم دورنمایی برای تمدن فوقپیشرفتهی آینده است که شاید روزی بتواند با چنین چالشهای عظیمی روبرو شود. تا آن زمان، زمین همچنان یک میلیارد سال فرصت دارد شاهد پیشرفتهایی باشد که شاید روزی، چنین سناریوهایی را از صفحهی علم به عرصهی عمل نزدیکتر کند.