Wanneer zijn er geen oceanen meer?

Onze zon is een redelijk gewone ster. De zon bevindt zich nu in een stabiele fase en krimpt of groeit niet noemenswaardig. Zonder deze ster zou er geen leven op aarde mogelijk zijn. Net als alle andere sterren heeft de zon een levenscyclus. Een ster wordt 'geboren', verbruikt zijn brandstof en sterft. In deze levenscyclus verandert de zonnekracht en hiermee zijn helderheid. Al deze veranderingen van de zon zijn van invloed op het leven op aarde. Dit zijn zeer langzame processen die honderden miljoenen jaren overbruggen. Maar uiteindelijk zal de evolutie van de zon de oceanen doen verdwijnen.

Hoofdstukken

• Levenscyclus van een ster met een massa als de zon
• Invloed van de zon op aarde
• Wanneer zal de aarde in dit stadium terecht komen?
• Leefbare zone

.

Levenscyclus van een ster met een massa als de zon

Een ster begint zijn levenscyclus als een moleculaire waterstofnevel welk onder zijn eigen zwaartekracht kan samentrekken. De moleculaire waterstofnevel kan ook door invloeden van buitenaf samentrekken bijv. door een drukgolf van een supernova. Dit samentrekken veroorzaakt lokale verschillen in de dichtheid van de nevel. Hoe meer deeltjes samenklonteren des te sneller dit proces gaat. Uiteindelijk zijn er zoveel deeltjes samengevoegd dat men spreekt van een protoster. Wordt de druk binnenin deze protoster hoog genoeg dan zal er kernfusie ontstaan. Hierbij zullen vier waterstofatomen omgezet worden in één heliumatoom waar een heleboel energie bij vrijkomt. Deze energie zorgt voor een stralingsdruk naar buiten toe en houd zo de druk van de gravitatie in balans. Maar vanwege deze energieomzetting zal de ster massa verliezen. Hierdoor zal de gravitatie minder worden terwijl de stralingsdruk gelijk blijft. Dit heeft tot gevolg dat de ster in omvang zal gaan groeien. Na verloop van ongeveer 10 miljard jaar heeft onze ster zijn waterstof in helium omgezet. Hierdoor zal de stralingsdruk afnemen waardoor de gravitatie zorgt dat de kern verder in elkaar geperst wordt. Door deze extra druk zal in de kern kernfusie gaan plaatsvinden van helium in zwaardere elementen. Door deze instorting zal de temperatuur rond de kern veel hoger worden dan in de kern. Hierdoor zal de stralingsdruk met een factor 1000 tot 10.000 toenemen en de ster zal gigantisch opzwellen. Uiteindelijk zal de ster geen elementen meer kunnen fuseren en stort onder de gravitatie kracht in elkaar en eindigt zijn leven als witte dwerg.

Invloed van de zon op aarde

Al deze fases welk de zon ondergaat heeft invloed op de aarde en het leven hierop. In zijn levensloop zal de zon, in de loop van honderden miljoenen jaren, steeds helderder gaan schijnen. Als gevolg hiervan zal de aarde meer zonnestralen opvangen en dus warme worden. Door deze extra warmte zal er meer waterdamp in de atmosfeer terechtkomen omdat de extra warmte ervoor zorgt dat er meer water verdampt uit de oceanen. Waterdamp is een broeikasgas net als Co2. Uiteindelijk zal dit leiden tot een op hol geslagen broeikaseffect. Een op hol geslagen broeikas effect houdt in dat de atmosfeer zo verzadigt raakt met gassen dat de atmosfeer werkt als een deken om een planeet. Warmte van een ster die de planeet bereikt kan door deze deken niet zomaar weer verdwijnen in de ruimte. Hierdoor wordt de atmosfeer en het oppervlak van de planeet steeds meer opgewarmd. Gassen welke het broeikaseffect versterken zijn o.a. waterdamp, kooldioxide, methaan en ozon. Een goed voorbeeld van een op hol geslagen broeikaseffect zien we bij onze buurplaneet Venus.

Wanneer zal de aarde in dit stadium terecht komen?

Eerdere onderzoeken waren zeer globaal en gingen ervan uit dat het aardoppervlak overal gelijk is. Ook hielden ze geen rekening met zeer belangrijke factoren zoals, wolken en de seizoenen. Een nieuw onderzoek door een team van Laboratoire de Météorologie Dynamique (CNRS / UPMC / ENS / École polytechnique) heeft deze variabele wel mee genomen in hun onderzoek.
De hoeveelheid energie, in de vorm van licht en warmte, die op de aarde terecht komt vanaf de zon wordt gemeten in flux. De hoeveelheid flux welk vandaag de dag op de aarde terecht komt is 341 W/m^2. Als de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer toeneemt, zal dit resulteren in meer bewolking. Een dikkere laag bewolking in de atmosfeer zal resulteren in een hoger weerkaatsing vermogen(albedo) van de aarde waardoor en minder flux het aardoppervlak bereikt. De snelheid waarmee de aarde opwarmt zal gedeeltelijk geremd worden. Volgens het onderzoek ligt het omslagpunt, wanneer de oceanen beginnen te koken en het broeikaseffect op hol slaat, bij een flux van 375 W/m^2. Dit omslagpunt zal over ongeveer een miljard jaar bereikt zijn. Het onderzoek verschuift de resultaten van eerdere onderzoeken achteruit met honderden miljoenen jaren.
Het onderzoek ging uit van

• De zon is 4,5 miljard jaar oud,
• De zon zijn lichtsterkte was toen 70% van die van nu,
• De zon zijn lichtsterkte neemt ieder miljard jaar toe met 7%,
• 1 astronomische eenheid (AU) is 150 miljoen kilometer(afstand van de aarde tot de zon)

Leefbare zone

De leefbare zone is het gebied rond een ster waar leven mogelijk is. De belangrijkste factor is dat de temperatuur zodanig is dat er vloeibaar water op de planeet aanwezig kan zijn. De aarde en mars liggen net binnen deze leefbare zone van de zon. Mercurius en Venus liggen te dicht bij de zon en vallen dus buiten de leefbare zone. De aarde zal dus over een miljard jaar zich niet meer in de leefbare zone bevinden. Het onderzoek toont ook aan dat de verandering in flux de leefbare zone rond een ster verandert. Dit heeft ook invloed op het onderzoek naar exoplaneten(planeten rond andere sterren)

Lees verder

• Is kernenergie wel Co2 vrij?
• Neutronensterren, bizarre hemelobjecten
• 140 liter water nodig voor één kopje koffie!
• Bewoonbare zone om een ster
• De eerste minuten van de Big Bang