Come mantenere la Terra abitabile quando il sole si spegnerà

Tra un miliardo di anni, il Sole inizierà a esaurire il suo combustibile e si espanderà fino a diventare una gigante rossa. Gli oceani e l’atmosfera della Terra verranno bruciati e la Terra probabilmente verrà completamente inghiottita dal Sole. Il Sole si ridurrà quindi a una debole nana bianca e tutta la luce e il calore del sistema solare diminuiranno. Tra cento trilioni di anni, la capacità della galassia di produrre stelle si esaurirà e tutto diventerà buio. Tuttavia, esiste un modo per la vita di sfuggire a questo destino, e per di più non avremmo bisogno di lasciare il pianeta per farlo. Dobbiamo solo costruire delle protezioni.

Sistema solare 2.0

Primo problema: il sole. Per oscurarlo, potremmo posizionare un grande parasole nel punto di Lagrange 1 (un punto di equilibrio gravitazionale tra il sole e la Terra). Dovremmo coprire un’enorme area di cielo di 70 gradi per garantire l’eclissi della gigante rossa.

Per ridurre l’area necessaria per il nostro parasole, possiamo posizionare un peso nel punto di Lagrange 1, collegarvi un lungo cavo e posizionare il parasole vicino alla Terra, appena fuori dall’orbita lunare. Potremmo estrarre il 40% del pianeta nano Cerere per produrre un cavo di carbonio lungo 2 milioni di km (1,2 milioni di miglia) e lo 0,01% della Luna per produrre un parasole in alluminio con un raggio di 350.000 km (217.000 miglia).

Con la luce del sole bloccata, avremmo bisogno di un sostituto. Per fortuna, gli enormi giganti gassosi del sistema solare sono letteralmente composti da combustibile per la fusione, sufficiente per 9,1 quadrilioni di anni di luce solare che splende sulla Terra. Uno dei maggiori ostacoli alla fusione è che nessun materiale conosciuto è in grado di tenere insieme un reattore. Per comprimere il combustibile a sufficienza da produrre energia, anche i materiali teoricamente più resistenti si romperebbero. Per fortuna, i nostri giganti gassosi potrebbero fornirci questa pressione interna: tutto ciò che dobbiamo fare è immergerci.

Reattori a fusione che fluttuano a 6.500 km (4.000 miglia) di profondità nell’atmosfera di Giove potrebbero assorbire elio-4 e idrogeno e produrre energia. Questa energia potrebbe essere irradiata fino al punto di Lagrange 1 di Giove, quindi trasmessa tramite un laser lungo 15 km (9 miglia) a un ripetitore di Lagrange e proiettata sulla superficie terrestre.

Il problema successivo è che la Terra verrebbe comunque inghiottita dalla mostruosa gigante rossa se non la allontanassimo. Il modo più semplice per farlo sarebbe quello di deviare un asteroide in modo che passi vicino alla superficie terrestre un milione di volte, sfruttando l’effetto fionda gravitazionale per trasferire gradualmente energia e aumentare la distanza orbitale della Terra. Tuttavia, un grande asteroide che passa vicino alla Terra è rischioso. In alternativa, potremmo estrarre ossigeno da Giove e sparare un fascio di particelle più piccole vicino alla Terra. Il fascio avrebbe una massa equivalente a metà della portata del Rio delle Amazzoni.

Sparando costantemente questo raggio molto vicino alla Terra, si potrebbe ottenere la stessa massa da fionda gravitazionale in modo più sicuro. Se il raggio fosse accidentalmente puntato verso la Terra, l’ossigeno è innocuo per l’ambiente e si diffonderebbe su un’area così vasta che colpirebbe l’atmosfera con la stessa energia cinetica di un temporale.

Allo stesso tempo, la tettonica terrestre inizierebbe a cessare, insieme alla formazione delle montagne e al riciclo dei nutrienti essenziali per la vita. Per mantenere questo processo, potremmo produrre antimateria, conservarla in un contenitore, aprire un buco nella crosta terrestre e versarvi ferro fuso, insieme al contenitore stesso.

La massa di ferro impiegherebbe due settimane per raggiungere il nucleo terrestre, dopodiché il contenitore esaurirebbe l’energia, causando l’annichilazione dell’antimateria e il rilascio di calore all’interno della Terra. Produrre e far sprofondare 2 kg di antimateria al giorno permetterebbe di mantenere l’equilibrio tettonico terrestre: con un’efficienza energetica del 10%, potremmo utilizzare una superficie equivalente all’intera area dei pannelli solari dell’India per produrre tale quantità.

Infine, su scale temporali molto lunghe, dovremmo fare attenzione alle collisioni galattiche, in cui oggetti di grandi dimensioni nella galassia passano pericolosamente vicino al sistema solare. Ciò sarebbe particolarmente pericoloso durante la fusione galattica tra Andromeda e la Via Lattea tra 4,5 miliardi di anni. Utilizzando il nostro lanciatore nel punto di Lagrange 1 di Giove, potremmo sparare un fascio di idrogeno appena sopra o sotto il polo nord o sud del Sole. L’effetto fionda gravitazionale sposterebbe gradualmente il sistema solare fuori dalla traiettoria di un’eventuale collisione.

Le ragioni per restare

Perché una futura civiltà dovrebbe rimanere nel sistema solare e costruire queste difese quando potrebbe semplicemente viaggiare verso un altro sistema solare?

• Mantenere in vita gli esseri umani nello spazio per lunghi periodi e percorrere distanze interstellari sono entrambe imprese incredibilmente difficili, ma i sistemi di sicurezza non richiedono né l’una né l’altra.
• Le misure di sicurezza richiedono da mille a un milione di volte meno energia rispetto alla migrazione interstellare.
• La migrazione verso un nuovo pianeta richiederebbe l’invio anticipato di apparecchiature per la terraformazione, il che non produrrebbe alcun beneficio economico per secoli. Al contrario, le misure di salvaguardia potrebbero riutilizzare le infrastrutture per l’estrazione mineraria spaziale, che fornirebbero benefici economici immediati.
• Espandersi in tutta la galassia rappresenta un rischio per la sicurezza, poiché le colonie finirebbero per trasformarsi in civiltà separate e irriconoscibili. Col tempo, diventerebbero simili agli alieni, e questi alieni sanno dove ci troviamo e quanto sia prezioso il nostro pianeta. Al contrario, rimanere in un unico sistema con le dovute misure di sicurezza mantiene la società unita e al sicuro.

Costruendo e mantenendo le misure di sicurezza, per 9,1 milioni di miliardi di anni la vita sulla Terra godrebbe di una geologia favorevole, sicurezza, stagioni, giorni e notti stellate, finché, tra cento trilioni di anni, l’ultima stella si spegnerà e il cielo notturno diventerà buio. Tuttavia, il sole sorgerà ancora la mattina successiva: con 9 milioni di miliardi di anni di luce solare artificiale rimanente, la vita sulla Terra sarebbe appena agli inizi.

Questa ricerca è stata accettata per la pubblicazione sul Journal of the British Interplanetary Society . È attualmente disponibile sul server di preprint arXiv .

Questo articolo fa parte di Science X Dialog , una piattaforma in cui i ricercatori possono condividere i risultati delle loro ricerche pubblicate. Visita questa pagina per maggiori informazioni su Science X Dialog e su come partecipare.

La Terra è un pianeta raro e i viaggi interstellari su larga scala potrebbero essere irrealizzabili; anziché migrare verso altri sistemi solari, le future civiltà terrestri potrebbero dover rimanere sulla Terra. Tuttavia, se non si interviene, l’attuale abitabilità della Terra terminerà tra un miliardo di anni. Questo articolo analizza e concettualizza una serie di concetti di megaingegneria necessari per proteggersi da sette minacce a lungo termine all’abitabilità terrestre: luminosità solare, inglobamento solare, fine della tettonica, perdita d’acqua, obliquità e rotazione, collisioni con oggetti e minacce provenienti da altri sistemi. L’implementazione e il mantenimento di queste misure di sicurezza consentirebbero alla Terra di rimanere abitabile per 9,1 milioni di miliardi di anni. Questo periodo potrebbe essere aumentato di un ordine di grandezza sollevando e spostando la massa fotosferica solare. Rispetto alle alternative, i vantaggi delle misure di sicurezza, come una maggiore fattibilità, un minore fabbisogno di energia e l’utilizzo di infrastrutture minerarie spaziali economicamente sostenibili, potrebbero rendere la permanenza sulla Terra una strategia di sopravvivenza a lungo termine più attraente.

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