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Divulgación científica de cinco minutos: ¿Qué problemas enfrentará la Tierra errante?

Recientemente se estrenó la popular película de ciencia ficción "La Tierra Errante". La película cuenta la historia del sol que está a punto de entrar en la etapa de expansión debido a su repentino declive y está a punto de engullir la tierra. Para proteger la civilización humana, los humanos tomaron la decisión de expulsar a la Tierra para escapar del sistema solar. Hay muchas tecnologías futuristas y magníficas escenas de efectos especiales en la película, lo que ha provocado acaloradas discusiones entre los internautas. Este artículo analiza los problemas que encontraría la Tierra si hiciera el viaje.

En primer lugar, esta es una película de ciencia ficción, por lo que no hay necesidad de preocuparse de que el sol se ponga repentinamente. Después de todo, el sol apareció hace unos 5 mil millones de años y ahora se encuentra en su vigoroso período de "edad media". Su "quema" es la energía producida por la conversión del hidrógeno del sol en helio (es decir, la colisión de tres núcleos de hidrógeno para producir un átomo de helio y la liberación de dos protones). Según el contenido actual de hidrógeno y la tasa de conversión de hidrógeno del sol, puede seguir "quemándose" durante más de 6 mil millones de años. Cuando el hidrógeno se convierte, no se apaga inmediatamente. El sol entrará en una fase de contracción, produciendo una reacción termonuclear (la temperatura del sol aumenta y tres átomos de helio se fusionan para formar un átomo de carbono). Durante este tiempo, el sol seguirá irradiando calor por todo el universo, un proceso que durará miles de millones de años. Si los humanos pudieron sobrevivir durante 100 millones de años, el nivel tecnológico en ese momento debió haber sido capaz de completar viajes interestelares. Mucho tiempo para encontrar el próximo planeta habitable. Cuando el Sol llega al final de su vida, inicialmente se expande hasta un radio lo suficientemente grande como para engullir la Tierra y luego se contrae hasta convertirse en una estrella enana.

Supongamos que el sol de repente comienza a ponerse como en la película, y el momento en la película es décadas después. Según la trama, probablemente sea el año 2075. Según la velocidad del desarrollo tecnológico, la transferencia de seres humanos a gran escala debería ser imposible. Entonces podemos imaginar que nos encontraremos con varios problemas en el proceso de "deambular". Al fin y al cabo, según el plan, este viaje errante durará 2.500 años.

1: ¿Podrá la Tierra alcanzar la estrella más cercana "Próxima Centauri"?

2: ¿Qué pasará si la tierra deja de girar?

Tres: ¿Pueden los humanos sobrevivir sin el sol?

Cuatro: Hay muchos planetas importantes en el universo, y hay nueve planetas principales sólo en el sistema solar. ¿Podrá la Tierra escapar de la fuerte atracción gravitacional de un planeta como Júpiter?

La primera pregunta es la estrella de Próxima Centauri mencionada en la película.

Próxima Centauri es una pequeña estrella (tres estrellas en Centauri) a 4,3 años luz de la Tierra, sólo más grande que Júpiter. Si bien puede parecer tan cerca como su propio patio trasero en el universo, se necesitarían 77.000 años para alcanzarlo según la velocidad de escape (la velocidad más baja a la que escapa de la gravedad del sol). Esto es realmente demasiado largo.

Así que los humanos inteligentes pensaron en utilizar la gravedad de Júpiter para acelerarse. Este método se utiliza comúnmente para separar naves espaciales de la órbita de Júpiter y otras estrellas para explorar el universo más allá del sistema solar. Pensamos en Júpiter como una persona que se mueve y gira rápidamente en una órbita circular. Cuando la Tierra o una nave espacial se acerca, agarra la Tierra y la lanza como un disco, aumentando la velocidad y ahorrando combustible. Este fenómeno se llama tirachinas gravitacional.

El combustible utilizado en la película procede de la "fusión de elementos pesados" producida por las rocas. Este fenómeno también ocurre en muchas estrellas grandes. Sin embargo, la eficiencia de conversión de masa en energía de la "fusión de elementos pesados" es muy baja. Para escapar del sistema solar sería necesario quemar la mitad de la corteza terrestre. Por lo tanto, considerando las cuestiones de combustible y de tiempo, el plan "Gravity Slingshot" es imperativo.

Segunda pregunta: ¿Qué pasaría si la tierra dejara de girar?

El problema más evidente es que por inercia el agua del mar inundará la tierra. Como la Tierra es una esfera, el agua de mar convergerá en los polos, dejando sólo una pequeña porción de tierra en el ecuador. Después de que la Tierra abandone la cuarta órbita, el área cubierta por agua de mar se congelará y toda la superficie entrará en una edad de hielo. La propia corteza terrestre es una placa que flota sobre el agua. Después de detener su rotación, es probable que se rompa y colapse debido a la inercia. Por lo tanto, es difícil alcanzar los 3.500 millones de supervivientes mencionados en la película, y la mayoría de los edificios en el terreno se convertirán en ruinas. Las torres heladas que se ven en la película casi no existen. El agua de mar también sumergiría la mayoría de los motores construidos anteriormente por humanos. Por lo tanto, una vez que la Tierra deje de girar, la mayoría de las personas pueden morir y la reconstrucción después del desastre llevará mucho tiempo.

Si sobrevivimos a una serie de terremotos y tsunamis, aún así prosperamos, reconstruyendo muchos motores en el permafrost después de abandonar la órbita terrestre. Luego tenemos el tercer desafío.

¿Cómo podemos sobrevivir los humanos sin el sol?

Luz solar, temperatura y agua. Estos son los tres elementos básicos de la supervivencia.

Después de que la Tierra abandona su órbita, todavía puede recibir calor y luz del sol durante un cierto período de tiempo, pero la temperatura de la superficie seguirá descendiendo a unos -200 °C y no habrá alternancia entre el día y la noche porque se detiene. giratorio. Debido a que la temperatura de la superficie es baja, las plantas no pueden sobrevivir y, por lo tanto, no pueden realizar la fotosíntesis para producir oxígeno. Sin alimento de las plantas del fondo y sin bajas temperaturas, otros organismos no pueden sobrevivir. Lo que significa que los humanos sólo pueden almacenar los alimentos existentes.

Las "lombrices de tierra secas" se mencionan varias veces en la película. De hecho, los insectos en el suelo son lo más fácil para las personas que viven bajo tierra. Pero obviamente esto no es suficiente para sostener el tiempo. Supongamos que desde el momento en que la tierra se inundó, los humanos comenzaron a almacenar alimentos alocadamente y a conservarlos adecuadamente. Pero después de 2500, si todos comen sólo medio kilogramo de alimentos comprimidos cada día, 3,5 mil millones de personas comerán 319375000 toneladas de alimentos al año. y se necesitarán 79843750000 toneladas en 2500. alimentos. La única manera de aliviar la escasez de alimentos es extraer repetidamente aproximadamente la mitad de las sustancias energéticas no absorbidas de los excrementos humanos, convirtiendo la materia orgánica y las proteínas no comestibles en materia orgánica y proteínas comestibles, como el pelaje de los animales. Esto significa que en el futuro errante, tarde o temprano tendremos que comer "caca" y "basura".

La última pregunta es, si ocurre un accidente y es capturado por un planeta grande como Júpiter, ¿se podrá realizar la operación de "iluminar Júpiter"?

En la película, la Tierra, que originalmente estaba planeada para volar mediante tirachinas de gravedad, se vio afectada por la fuerte gravedad de Júpiter cuando se acercaba a Marte. De repente se produjeron terremotos y colapsos, lo que provocó que parte del motor funcionara mal y no pudiera. mantener la aceleración. La Tierra se enfrenta a una situación de ser "capturada" por la enorme gravedad de Júpiter. Debido al enorme tamaño de la Tierra, la gravedad de un extremo de la Tierra cerca de Júpiter es mucho mayor que la del otro extremo. Una vez que rompa la distancia del rígido límite de Roche de Júpiter, la Tierra será destrozada por la gravedad como una galleta, y luego toda caerá sobre la superficie de Júpiter.

El protagonista propone utilizar el método de "encender Júpiter", utilizando la onda de choque generada por la explosión de grandes cantidades de hidrógeno y oxígeno en la superficie de Júpiter para empujar la Tierra. ¿Es este método factible?

Teóricamente no es factible.

En primer lugar, una explosión requiere una mezcla uniforme de hidrógeno y oxígeno para arder. Sin mencionar si la gravedad de Júpiter puede capturar una cantidad suficiente de la atmósfera de la Tierra, incluso si hay oxígeno, un tiempo tan corto todavía no es suficiente para mezclarlo uniformemente con el hidrógeno. No puedo encenderlo en absoluto.

Incluso si la combustión tiene éxito, la onda de choque generada no puede escapar de la gravedad de Júpiter y abandonar la atmósfera de Júpiter. Empujar la tierra es una ilusión aún mayor. Incluso si la combustión se extiende a la atmósfera terrestre, alcanza con éxito el suelo y empuja a la Tierra, inevitablemente despojará a parte de la atmósfera y expondrá parte de la superficie de la Tierra al viento solar y a los desechos cósmicos. Además, la corteza es sólo una cáscara que flota en el suelo, como la cáscara de un huevo. Si una poderosa onda de choque rompe la cáscara del huevo...

Y durante el largo viaje, la Tierra también tendrá que evitar otros planetas y cinturones de asteroides. Hay innumerables desafíos por delante.

En pocas palabras, hacer que nuestra Tierra deambule requiere progreso tecnológico y preparación a largo plazo. Sin embargo, pueden ocurrir muchos accidentes mientras se viaja. Por el momento no podemos ir a ningún lado. Sólo hay una tierra, así que valora nuestro hogar.

Nota: Parte de la información y las imágenes se refieren a Global Science, Soy un científico, Guoke, Academia de Ciencias y 360 Search.