Depuis le début de l'histoire humaine, les gens ont compris que le Soleil est un élément central de la vie telle que nous la connaissons. Son importance pour d'innombrables systèmes mythologiques et cosmologiques à travers le monde en témoigne. Mais à mesure que nous en comprenions la maturité, nous avons appris que le Soleil était ici bien avant nous, et qu'il sera là bien après notre départ. Ayant formé environ 4,6 millions d'années, notre Soleil a commencé sa vie environ 40 millions d'années avant la formation de notre Terre.
Depuis lors, le Soleil est dans ce qu'on appelle sa séquence principale, où la fusion nucléaire dans son noyau lui fait émettre de l'énergie et de la lumière, nous gardant ici sur Terre nourris. Cela durera encore 4,5 à 5,5 milliards d'années, date à laquelle elle épuisera ses réserves d'hydrogène et d'hélium et subira de sérieux changements. En supposant que l'humanité est toujours vivante et appelle la Terre à la maison en ce moment, nous pouvons envisager de sortir du chemin!
La naissance de notre soleil:
La théorie prédominante sur la formation de notre Soleil et de notre Système Solaire est connue sous le nom de Théorie Nébulaire, qui déclare que le Soleil et toutes les planètes ont commencé il y a des milliards d'années comme un nuage géant de gaz moléculaire et de poussière. Puis, il y a environ 4,57 milliards d'années, ce nuage a connu un effondrement gravitationnel en son centre, où quoi que ce soit, d'une étoile passant à une onde de choc provoquée par une supernova, a déclenché le processus qui a conduit à la naissance de notre Soleil.
Fondamentalement, cela s'est produit après que des poches de poussière et de gaz ont commencé à s'accumuler dans des régions plus denses. À mesure que ces régions attiraient de plus en plus de matière, la conservation de l'élan les a fait commencer à tourner, tandis que l'augmentation de la pression les a fait chauffer. La majeure partie du matériau s'est retrouvée en boule au centre tandis que le reste de la matière a été aplati en un grand disque qui tournait autour.
La balle au centre formerait éventuellement le Soleil, tandis que le disque de matière formerait les planètes. Le Soleil a ensuite passé les 100 000 prochaines années en tant que protostar s'effondrant avant que la température et les pressions à l'intérieur ne déclenchent la fusion en son cœur. Le Soleil a commencé comme une étoile T Tauri - une étoile extrêmement active qui a soufflé un vent solaire intense. Et quelques millions d'années plus tard, il s'est installé dans sa forme actuelle.
Séquence principale:
Depuis 4,57 milliards d'années (donner ou prendre un jour ou deux), le Soleil est dans la séquence principale de sa vie. Ceci est caractérisé par le processus où l'hydrogène combustible, sous une pression et des températures énormes dans son cœur, est converti en hélium. En plus de modifier les propriétés de sa matière constitutive, ce processus produit également une énorme quantité d'énergie. Au total, chaque seconde, 600 millions de tonnes de matière sont converties en neutrinos, rayonnement solaire et environ 4 x 1027 Watts d'énergie.
Naturellement, ce processus ne peut pas durer indéfiniment car il dépend de la présence de matière régulièrement consommée. Au fur et à mesure que le temps passe et que plus d'hydrogène est converti en hélium, le noyau continuera à rétrécir, permettant aux couches extérieures du Soleil de se rapprocher du centre et de subir une force gravitationnelle plus forte.
Cela mettra plus de pression sur le cœur, auquel une résistance à l'augmentation de la vitesse de fusion se produit. Fondamentalement, cela signifie qu'au fur et à mesure que le Soleil dépense de l'hydrogène dans son cœur, le processus de fusion s'accélère et la production du Soleil augmente. À l'heure actuelle, cela entraîne une augmentation de 1% de la luminosité tous les 100 millions d'années et une augmentation de 30% au cours des 4,5 derniers milliards d'années.
Dans environ 1,1 milliard d'années, le Soleil sera 10% plus lumineux qu'aujourd'hui. Cette augmentation de la luminosité se traduira également par une augmentation de l'énergie thermique, une énergie que l'atmosphère terrestre absorbera. Cela déclenchera un effet de serre incontrôlable similaire à ce qui a transformé Vénus en la serre chaude terrible qu'elle est aujourd'hui.
Dans 3,5 milliards d'années, le Soleil sera 40% plus lumineux qu'il ne l'est actuellement, ce qui entraînera l'ébullition des océans, la fonte des calottes glaciaires et la perte de toute la vapeur d'eau de l'atmosphère dans l'espace. Dans ces conditions, la vie telle que nous la connaissons ne pourra survivre nulle part à la surface, et la planète Terre sera entièrement transformée en un autre monde chaud et sec, tout comme Vénus.
Phase du géant rouge:
Dans 5,4 milliards d'années, le Soleil entrera dans ce que l'on appelle la phase du Géant rouge de son évolution. Cela commencera une fois que tout l'hydrogène sera épuisé dans le cœur et que les cendres d'hélium inertes qui s'y seront accumulées deviendront instables et s'effondreront sous leur propre poids. Cela fera chauffer le noyau et se densifier, ce qui fera grossir le soleil.
Il est calculé que le Soleil en expansion deviendra suffisamment grand pour englober l'orbite de Mercure, Vénus et peut-être même la Terre. Même si la Terre devait survivre à sa consommation, sa nouvelle proximité avec la chaleur intense de ce soleil rouge brûlerait notre planète et rendrait la vie complètement impossible à survivre. Cependant, les astronomes ont noté qu'à mesure que le Soleil se dilate, l'orbite de la planète est également susceptible de changer.
Lorsque le Soleil atteint ce stade tardif de son évolution stellaire, il perdra une énorme quantité de masse à cause de puissants vents stellaires. Fondamentalement, à mesure qu'elle grandit, elle perd de la masse, provoquant une spirale vers l'extérieur des planètes. La question est donc de savoir si le Soleil en expansion dépassera les planètes en spirale vers l'extérieur, ou la Terre (et peut-être même Vénus) échappera-t-elle à sa portée?
K.-P Schroder et Robert Cannon Smith sont deux chercheurs qui ont abordé cette question. Dans un document de recherche intitulé «Le futur lointain du soleil et de la terre revisité»Qui est apparu dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, ils ont effectué les calculs avec les modèles les plus récents d'évolution stellaire.
Selon Schroder et Smith, lorsque le Soleil deviendra une étoile géante rouge dans 7,59 milliards d'années, il commencera à perdre rapidement de la masse. Au moment où il atteindra son plus grand rayon, 256 fois sa taille actuelle, il ne sera plus que de 67% de sa masse actuelle. Lorsque le Soleil commencera à se développer, il le fera rapidement, balayant le système solaire intérieur en seulement 5 millions d'années.
Il entrera alors dans sa phase de combustion d'hélium relativement brève (130 millions d'années), moment auquel il s'étendra au-delà de l'orbite de Mercure, puis de Vénus. Au moment où il approche de la Terre, il perdra 4,9 x 1020 tonnes de masse chaque année (8% de la masse de la Terre).
Mais la Terre survivra-t-elle?:
Maintenant, c'est là que les choses deviennent un peu une situation de «bonnes nouvelles / mauvaises nouvelles». La mauvaise nouvelle, selon Schroder et Smith, est que la Terre ne survivra PAS à l'expansion du Soleil. Même si la Terre pourrait s'étendre sur une orbite 50% plus éloignée qu'elle ne l'est aujourd'hui (1,5 UA), elle n'en aura pas l'occasion. Le Soleil en expansion engloutira la Terre juste avant qu'il n'atteigne la pointe de la phase géante rouge, et le Soleil aurait encore 0,25 UA et 500 000 ans pour croître.
Une fois à l'intérieur de l'atmosphère du Soleil, la Terre entrera en collision avec des particules de gaz. Son orbite va se décomposer, et elle va s'enrouler vers l'intérieur. Si la Terre était juste un peu plus éloignée du Soleil en ce moment, à 1,15 UA, elle pourrait survivre à la phase d'expansion. Si nous pouvions pousser notre planète à cette distance, nous serions également en affaires. Cependant, un tel discours est entièrement spéculatif et relève actuellement de la science-fiction.
Et maintenant pour la bonne nouvelle. Bien avant que notre Soleil n'entre dans sa phase de Géant rouge, sa zone habitable (telle que nous la connaissons) aura disparu. Les astronomes estiment que cette zone s'étendra au-delà de l'orbite terrestre dans environ un milliard d'années. Le Soleil chauffant va évaporer les océans de la Terre, puis le rayonnement solaire chassera l'hydrogène de l'eau. La Terre n'aura plus jamais d'océans et elle finira par fondre.
Oui, c'est la bonne nouvelle… en quelque sorte. Mais le revers de la médaille est que nous pouvons affirmer avec confiance que l'humanité sera obligée de quitter le nid bien avant qu'il ne soit englouti par le Soleil. Et étant donné que nous avons affaire à des délais qui dépassent de loin tout ce à quoi nous pouvons vraiment faire face, nous ne pouvons même pas être sûrs qu'un autre événement cataclysmique ne nous réclamera pas plus tôt, ou que nous n'aurons pas dépassé de loin notre courant phase évolutive.
Un avantage secondaire intéressant sera la façon dont les limites changeantes de la zone habitable de notre Soleil changeront également le système solaire. Alors que la Terre, à seulement 1,5 UA, ne sera plus dans la zone habitable du Soleil, une grande partie du système solaire extérieur le sera. Cette nouvelle zone habitable s'étendra de 49,4 UA à 71,4 AU - jusque dans la ceinture de Kuiper - ce qui signifie que les mondes jadis glacés vont fondre et que de l'eau liquide sera présente au-delà de l'orbite de Pluton.
Eris sera peut-être notre nouveau monde natal, la planète naine de Pluton sera la nouvelle Vénus, et Haumeau, Makemake, et le reste sera le «système solaire» extérieur. Mais ce qui est peut-être le plus fascinant dans tout cela, c'est la façon dont les humains sont même tentés de se demander «sera-t-il toujours là dans le futur» en premier lieu, surtout lorsque cet avenir est dans des milliards d'années.
D'une certaine manière, les sujets de ce qui nous a précédés, et ce qui sera là quand nous serons partis, continuent de nous fasciner. Et lorsqu'il s'agit de choses comme notre Soleil, la Terre et l'Univers connu, cela devient carrément nécessaire. Notre existence jusqu'à présent a été un éclair dans la casserole par rapport au cosmos, et combien de temps nous endurerons reste une question ouverte.
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur le Soleil ici à Space Magazine. Voici quelle couleur est le soleil?, Quel type d'étoile est le soleil?, Comment le soleil produit-il de l'énergie?, Et pourrions-nous terraformer le soleil?
Astronomy Cast a également quelques épisodes intéressants sur le sujet. Regardez-les - Épisode 30: Le soleil, les taches et tout, Épisode 108: La vie du soleil, Épisode 238: Activité solaire.
Pour plus d'informations, consultez le Guide du système solaire de la NASA.
