¿Cómo serán los últimos días de la Tierra?

El sol es una estrella de secuencia principal; según tengo entendido, el sol se expandirá hasta convertirse en una gigante roja en unos pocos miles de millones de años. He escuchado informes contradictorios sobre lo que esto implica: algunas fuentes que encontré dicen que el sol se expandirá hasta que la órbita actual de la Tierra esté contenida dentro de él, otras dicen que dejará de expandirse antes de la órbita actual de la Tierra.

Todas las fuentes han estado de acuerdo en que el planeta habrá dejado de ser capaz de sustentar la vida tal como la conocemos hace mucho tiempo.

Suponiendo que la humanidad no tome medidas para alterar significativamente el curso natural de los acontecimientos, como alteraciones dramáticas de nuestra atmósfera, ¿cómo serán las últimas décadas de la vida de la Tierra? ¿Se calentará el planeta hasta el punto en que su superficie sea como el lado solar de Mercurio? ¿Caerá la producción del sol lo suficientemente bajo como para que se enfríe, como Marte? ¿Se expandirá el sol y engullirá al planeta, o el planeta continuará orbitando un sol expandido como una bola sin vida?

¿La expansión del sol será gradual o rápida? ¿Cómo afectará esta expansión a los planetas rocosos más cercanos?

Entiendo que no puede haber una respuesta definitiva (al menos no por unos pocos miles de millones de años), pero me pregunto qué predicen los modelos actuales y si hemos encontrado algún exoplaneta que pueda arrojar luz sobre esta pregunta.
Leí un artículo en alguna parte o vi un documental, no recuerdo cuál, pero decía que los astrónomos han encontrado exoplanetas que han sido "engullidos" por su estrella pero aún "sobrevivieron". Sin embargo, estos planetas eran del tamaño de Júpiter, por lo que si esto le sucediera a la Tierra, creo que nos evaporaremos lentamente.
@NuWin: Estaba bastante seguro de que si el sol engullía la Tierra, la Tierra se derretiría, trituraría, cortaría o borraría de alguna otra manera. Estaba más pensando en el tiempo previo a la inmersión. Aún así, información clara sobre exoplanetas jovianos dentro de cuerpos estelares: me encantaría ver más detalles.
Así que leí un poco porque tu pregunta me intrigó. No hay una respuesta definitiva a este escenario por lo que puedo decir, pero en el momento de la inmersión previa, el intenso calor del sol evaporará nuestros océanos y la radiación solar eliminará el hidrógeno de nuestra agua. Supongo que puedes usar tu imaginación para saber cómo sería en la tierra. Esencialmente, la tierra comenzará siendo cuadrada, una roca fundida.
Aquí hay un artículo sobre 2 planetas que sobrevivieron a la fase de gigante roja de una estrella. space.com/14012-survivor-alien-planets-dying-star.html El artículo dice que se necesitan observaciones de seguimiento. Pero, por ejemplo, cuando nuestro sol entra en su fase de gigante roja, su esfera exterior será muy delgada (demasiado perezosa para hacer los cálculos), pero probablemente un poco más delgada que nuestra atmósfera y al rojo vivo, por lo que un par de miles grados no al rojo vivo. No es una locura pensar que un núcleo rocoso y ciertamente de hierro podría sobrevivir en un entorno así.
Es posible que la Tierra sobreviva, porque a medida que el Sol pierde masa en la rama gigante, la órbita de la Tierra se hará más grande. A menos que la Tierra sea sumergida, entonces sobrevivirá. En cualquier caso, la estabilidad del sistema solar bien podría verse comprometida por la pérdida de masa incluso antes de que el Sol alcance la punta de la rama gigante roja. arxiv.org/abs/1303.3841

Respuestas (1)

Gran parte de la respuesta depende de la mecánica orbital y calcular eso no es fácil. Si no se toman medidas, es probable que la órbita de la Tierra cambie, pero es difícil decir cuánto y en qué dirección.

Mucho antes de que el sol se vuelva gigante rojo, se calentará demasiado para la Tierra. Si la tierra no se mueve, es probable que el aumento de la temperatura del sol haga que la tierra se sienta incómoda en unos pocos cientos de millones de años y quizás abrasada en tan solo mil millones de años. El aire más cálido y más vapor de agua en el aire atraparán el calor y, en cierto punto, obtendrás un efecto invernadero descontrolado, mucho antes de la fase de gigante roja. A corto plazo, los cambios en el CO2 en la atmósfera podrían retrasar eso. Podríamos ver glaciaciones antes de que veamos un calentamiento desbocado, pero con el tiempo, sin la acción humana, es probable que el calentamiento descontrolado sea inevitable, en una escala de tiempo muy grande, como mil millones de años más o menos. Más tiempo si la Tierra se aleja más del sol.

¿Cómo serán las últimas décadas de la vida en la Tierra? ¿Se calentará el planeta hasta el punto en que su superficie sea como el lado solar de Mercurio? ¿Caerá la producción del sol lo suficientemente bajo como para que se enfríe, como Marte? ¿Se expandirá el sol y engullirá al planeta, o el planeta continuará orbitando un sol expandido como una bola sin vida?

¿La expansión del sol será gradual o rápida? ¿Cómo afectará esta expansión a los planetas rocosos más cercanos?

Voy a responder la segunda parte primero. La expansión del sol primero será gradual, pero la etapa de gigante roja será bastante rápida. Durante los próximos 4.000 millones de años más o menos, el sol obtendrá un 60 % más de luminosidad, es decir, mucho más calor en la misma órbita. Una regla general muy aproximada es un 10% más luminosa cada mil millones de años. (eso no es para todas las estrellas, solo para 1 masa solar), y esa es una estimación bastante aproximada.

Pero solo un 10 % más de calor del sol elevaría la temperatura de la Tierra de manera incómoda, y con el vapor de agua agregado en el aire y el efecto invernadero, la Tierra podría convertirse en una sala de vapor permanente, incluso en los polos, con solo un 10 % más de calor proveniente de el sol.

preguntar sobre las últimas décadas es un marco de tiempo incorrecto, ya que los cambios probablemente ocurrirán mucho más lentamente, aunque los mecanismos atmosféricos/de retroalimentación en el clima podrían hacer que los cambios ocurran más rápidamente: la velocidad de la edad de hielo, por ejemplo, unos pocos miles de años más o menos. Además, a medida que la Antártida se aleja del polo sur, es posible que veamos el final de las glaciaciones: hay muchas partes móviles en las predicciones climáticas a largo plazo, pero en general, vería un calentamiento gradual hasta el punto en que la vida compleja podría tener un difícil adaptarse.

La producción del sol no disminuirá hasta después de que se convierta en gigante roja, está en un aumento constante pero gradual, seguido de un aumento relativamente rápido en la etapa de gigante roja.

Ahora, si terraformamos Titán, esa podría ser una distancia segura para ver cómo el sol se vuelve gigante rojo y probablemente sería un espectáculo bastante espectacular, bueno, con el tiempo suficiente.

En cuanto a qué tan rápido se volverá gigante roja, rápido para una estrella significa alrededor de 200 millones de años, entonces, desde la perspectiva de la vida humana, ver a una estrella convertirse en gigante roja sería como ver crecer la hierba.

Una discusión mucho más inteligente sobre eso de lo que puedo dar, aquí: https://physics.stackexchange.com/questions/25622/how-fast-will-the-sun-become-a-red-giant

El Sol no se calentará un 60% más en los próximos 4 mil millones de años. ¿Quieres decir un 60% más luminoso?
Tienes razón, quise decir que emitirá un 60% más de energía desde la perspectiva de la Tierra, suponiendo una distancia constante, por lo que un 60% más luminoso probablemente sea más correcto. Respuesta editada.
Bueno, podría verificar que esto sea correcto y posiblemente citar los modelos evolutivos que está utilizando. Sin embargo, sé que la temperatura del Sol se calentará un poco antes de alcanzar la "secuencia principal de la edad terminal" y luego se enfriará significativamente en la fase subgigante.
Fui de memoria, pero aquí hay un enlace. 67% más brillante durante los próximos 4.800 millones de años. 30% menos brillante hace 4.500 millones de años. facultad.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/… Dado que la mayor parte de la energía que la tierra recibe del sol es en forma de luz, un 60 % más brillante significa un 60 % más de calor recibido en la tierra; todo lo demás permanece igual mismo, por supuesto.
Aquí hay otro enlace, este es mucho más paso a paso, quizás una mejor respuesta a la pregunta original. astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Lectures/vistas97.html Sin embargo, tiene casi 20 años.
Este es un enlace excelente y una respuesta completa al OP. Los modelos no habrán cambiado tanto, aunque la pérdida de masa exacta en las fases gigantes es algo incierta. Tenga en cuenta que la Tierra sobrevive! Sin embargo, este vínculo no incluye ninguna consideración sobre si las órbitas planetarias se mantienen estables; esto no es seguro de ninguna manera.
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