• Começa Com Um Estrondo

Pergunte a Ethan: Podemos salvar a Terra migrando-a para longe do Sol?

Unidades de íons, como o propulsor NEXIS mostrado aqui, podem impulsionar corpos astronômicos a grandes distâncias por longos períodos de tempo. Eles poderiam ser usados ​​para migrar todo o planeta? Crédito da imagem: Jet Propulsion Laboratory.

Algum dia, o Sol aquecerá o suficiente para ferver os oceanos do nosso planeta. Afastar toda a Terra poderia nos salvar?

Eu diria que em qualquer zona habitável que não ferva ou congele, a vida inteligente vai emergir porque a inteligência é convergente.
– Simon Conway Morris

Algum dia, em um futuro distante, os oceanos da Terra entrarão em ebulição, destruindo toda a vida na superfície do planeta e potencialmente tornando a Terra completamente inóspita. É o tipo de aquecimento global que nenhum ser humano pode evitar: o aquecimento gradual que o Sol experimenta ao queimar seu combustível principal ao longo de sua vida. Mas pode haver uma maneira de manter a Terra habitada se planejarmos uma solução de muito longo prazo: migrar toda a Terra. Mas isso é realmente plausível? É isso que Mathieu Nisen quer saber:

Quero sonhar um pouco: você acha que seria fisicamente viável migrar a órbita da Terra com nosso conhecimento atual em ciência?

Para descobrir, precisamos descobrir quão quente vai ficar e quão rápido, a fim de mover a Terra com rapidez suficiente para salvá-la.

Este corte mostra as várias regiões da superfície e do interior do Sol, incluindo o núcleo, que é onde ocorre a fusão nuclear. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Kelvinsong.

A maneira como qualquer estrela obtém sua energia é fundindo elementos mais leves em mais pesados ​​em seu núcleo. Nosso Sol, em particular, funde hidrogênio em hélio em regiões onde a temperatura central excede 4.000.000 K. Quanto mais quente as coisas ficam, mais rápida é a taxa de fusão; o próprio centro do núcleo pode ser tão quente quanto 15.000.000 K. Essa taxa é quase perfeitamente constante, mas não exatamente. Durante longos períodos de tempo, a porcentagem de hidrogênio em hélio no núcleo muda, fazendo com que o interior aqueça um pouco mais ao longo de bilhões de anos. Quando aquece, três coisas acontecem:

• Fica mais luminoso, o que significa que produz mais energia total ao longo do tempo,
• Aumenta ligeiramente em tamanho, aumentando consideravelmente em raio em alguns por cento a cada bilhão de anos,
• E sua temperatura permanece quase perfeitamente constante, mudando em menos de 1% por bilhão de anos.

O Sol aumentou em tamanho, brilho e temperatura de acordo com as curvas acima, e essas três grandezas continuarão a evoluir como mostrado por suas respectivas linhas no futuro. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons RJHall, baseado em Ribas, Ignasi (2010).

Tudo isso se soma a um fato incômodo: a quantidade de energia que chega à Terra está aumentando muito lentamente ao longo do tempo . A cada 110 milhões de anos que se passam, a luminosidade solar aumenta cerca de 1%, o que significa que a energia que chega à Terra também aumenta 1% nesse mesmo período. Quando a Terra era quatro bilhões de anos mais jovem, nosso planeta recebia apenas 70% da energia que recebemos hoje. E depois de mais um a dois bilhões de anos, se não fizermos mais nada para mitigá-lo, eventualmente esse aumento causará um problema grave para a Terra. Nesse ponto, atingiremos uma temperatura média da superfície de 373 kelvin (100 °C / 212 °F). Em outras palavras, em algum momento, o Sol ficará tão quente que os oceanos da Terra entrarão em ebulição.

Se a temperatura da superfície ficar muito alta, nosso planeta será incapaz de suportar a existência de água líquida na superfície. Crédito da imagem: NASA Goddard Space Flight Center.

Então, como podemos mitigá-lo? Existem algumas soluções possíveis:

1. Podemos configurar uma série de grandes refletores no ponto L1 Lagrange, impedindo que parte da luz incidente atinja a Terra.
2. Podemos geoengenharia da atmosfera/albedo do nosso planeta para refletir mais luz e absorver menos.
3. Podemos reduzir o efeito estufa do nosso planeta, removendo moléculas como metano e dióxido de carbono da atmosfera.
4. Podemos abandonar a Terra e focar na terraformação de mundos externos, como Marte.

Um caminho possível para a eventual terraformação de Marte ser mais parecida com a Terra. Crédito da imagem: usuário da Wikipédia em inglês Ittiz.

Qualquer um deles funcionaria, em teoria, mas também exigiria uma quantidade enorme de esforço e manutenção contínua.

No entanto, a solução de migrar a Terra para uma órbita mais distante seria permanente! E embora tenhamos que empurrar nossa órbita consideravelmente para manter as temperaturas constantes, escalas de tempo de centenas de milhões de anos nos dão bastante tempo, se precisarmos. Para anular um efeito de aumento de 1% na luminosidade do Sol, precisaríamos empurrar a Terra mais 0,5% para longe do Sol; para anular um aumento de 20% (o que esperamos nos próximos 2 bilhões de anos, no total), precisamos da Terra 9,5% mais distante do que estamos agora. Em vez de a Terra estar a uma distância média de 149.600.000 km do Sol, estaríamos olhando para mais de 164.000.000 km.

A distância Terra-Sol não mudou muito nos últimos 4,5 bilhões de anos. Mas se o Sol vai aquecer e não queremos que a Terra aqueça proporcionalmente, devemos considerar seriamente migrar nosso planeta para fora. Crédito da imagem: ISS Expedition 7 Crew, EOL, NASA.

Isso vai consumir muita energia! Para mover a Terra – todos os seis septilhões (6 × 10²⁴) quilogramas dela – essa distância extra do Sol vai mudar nossos parâmetros orbitais um pouco. Se estivéssemos empurrando a distância média da Terra do Sol para 164.000.000 km (102 milhões de milhas), haveria algumas mudanças significativas que perceberíamos:

• Levaria 14,6% a mais para a Terra completar uma única revolução em torno do Sol.
• Para manter uma órbita estável, nossa velocidade orbital teria que diminuir, de 30 km/s para 28,5 km/s.
• Se o período de rotação da Terra permanecesse o mesmo (24 horas), teríamos 418 dias em um ano, em vez de 365.
• O Sol apareceria um pouco menor no céu – cerca de 10% – e os efeitos do Sol nas marés enfraqueceriam em alguns centímetros.

Se o Sol aumentasse de tamanho, mas a Terra migrasse para fora, os dois efeitos não se cancelariam; o Sol pareceria um pouco menor da Terra em geral. Crédito da imagem: domínio público.

Mas, para levar a Terra tão longe, precisaríamos fazer uma mudança energética muito grande: precisaríamos alterar a energia potencial gravitacional do sistema Sol-Terra. Mesmo levando em conta todos os outros fatores, incluindo o movimento mais lento da Terra ao redor do Sol, teríamos que mudar a energia orbital da Terra em 4,7 × 10³⁵ Joules, o que equivale a 1,3 × 10²⁰ Terawatt-hora: cerca de 10¹⁵ vezes a da humanidade fornecimento anual total de energia. Você pode pensar que, dados dois bilhões de anos, ajudariam, e ajuda, mas apenas um pouco. Precisaríamos de cerca de 500.000 vezes a quantidade de energia que a humanidade atualmente gera hoje, globalmente, tudo bombeado para migrar o planeta para fora, a fim de migrar a Terra para uma distância segura e consistente.

A velocidade com que os planetas giram em torno do Sol depende de sua distância do Sol. Migrar a Terra para fora, lentamente, em 9,5% não deve perturbar as órbitas dos outros planetas. Crédito da imagem: NASA/JPL.

A tecnologia de conversão é a menor de nossas preocupações; a maior preocupação é mais fundamental: como conseguimos toda essa energia? Realisticamente, há apenas um lugar que tem o suficiente para essas necessidades, e esse lugar é o próprio Sol. Atualmente, a Terra recebe cerca de 1.500 Watts de potência por metro quadrado do Sol. Para obter energia suficiente para migrar a Terra no tempo certo, precisaríamos construir uma matriz (no espaço) que coletasse todos os 4,7 × 10³⁵ Joules de energia, uniformemente, durante um período de dois bilhões de anos . Isso significa uma matriz de 5 × 10¹⁵ metros quadrados de tamanho (e 100% eficiente), ou o equivalente a toda a área de superfície de dez Terras.

O conceito de energia solar baseada no espaço existe há muito tempo, mas ninguém jamais concebeu uma matriz com 5 bilhões de quilômetros quadrados de tamanho. Crédito da imagem: NASA.

Então, para migrar a Terra para uma órbita mais alta e segura, isso é o que é preciso: cinco bilhões de quilômetros quadrados de uma matriz solar 100% eficiente, cuja energia vai inteiramente para empurrar a Terra para uma órbita mais distante ao redor do Sol por dois bilhões de anos . Fisicamente possível? Absolutamente. Com a tecnologia atual? Sem chance. E é praticamente possível? Quase definitivamente não, pelo menos não com o que sabemos atualmente. A razão pela qual a migração de todo o planeta é tão difícil é dupla: por causa da força gravitacional do Sol e da massa da Terra. Mas este é o planeta que temos e o Sol que temos, e o Sol vai aquecer, independentemente do que fizermos. Até encontrarmos uma maneira de reunir e utilizar essa enorme quantidade de energia, precisaremos de outras estratégias se quisermos sobreviver ao apocalipse do aquecimento global!

Envie suas perguntas Ask Ethan para beginwithabang no gmail ponto com !

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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