Zemlja bi teoretski mogla ostati nastanjiva još 9,1 bilijardi godina, dugo nakon što Sunce izgubi sposobnost da je prirodno grije. To je oko 660.000 puta dulje od dosadašnje starosti svemira. Takav bi scenarij zahtijevao golemu infrastrukturu za upravljanje Suncem, Zemljinom orbitom, unutrašnjošću planeta i izvorima energije.
Scenarij je razradio Gabriel Harry u znanstvenom radu objavljenom u časopisu Journal of the British Interplanetary Society. Naravno, ne radi se o projektu koji bi današnja civilizacija mogla izgraditi. Rad procjenjuje koje bi sustave trebalo održavati kako bi na Zemlji ostali tekuća voda, geološka aktivnost, izmjena dana i noći, godišnja doba te zaštita od kozmičkih prijetnji.
Sunce bi trebalo usporiti ili zakloniti
Prirodni problem nastupio bi mnogo prije nego što bi se Sunce pretvorilo u crvenog diva. Njegova luminoznost postupno raste, pa bi pojačani dotok energije za približno milijardu godina mogao učiniti Zemljinu površinu nenastanjivom za današnje oblike života i pokrenuti gubitak oceana. Prema modelu bez intervencije, Zemlja bi iz današnje nastanjive zone izašla za otprilike 1,7 milijardi godina.
Za približno pet milijardi godina Sunce će potrošiti vodik u jezgri, proširiti se u crvenog diva i poslije se pretvoriti u bijelog patuljka. O budućem razvoju zvijezda poput Sunca pisali smo u tekstu Misija Gaia otkriva prošlost i budućnost Sunca.
Jedna od predloženih metoda bilo bi podizanje zvjezdane tvari, odnosno postupno uklanjanje materijala iz vanjskih slojeva Sunca. Dysonov roj, golema flota kolektora i zrcala u orbiti oko Sunca, usmjeravao bi energiju na male dijelove fotosfere. Tako zagrijana plazma dobila bi dovoljnu brzinu da svlada Sunčevu gravitaciju i napusti zvijezdu. Prema modelu, svake bi se godine uklonilo približno 5 × 10¹⁹ kilograma Sunčeva materijala, odnosno oko 50 trilijuna kilograma. To je gotovo deset puta veća masa od cijele Zemljine atmosfere, pa bi iz Sunca svakog dana odlazilo oko 137 milijardi kilograma materijala, odnosno približno 1,6 bilijuna kilograma svake sekunde. Iako ta količina zvuči golemo, u usporedbi sa Suncem bila bi vrlo mala. Godišnje bi se uklonilo tek oko 0,0000000025 posto njegove ukupne mase.
Takav bi zahvat samo malo produljio Sunčev boravak na glavnom nizu, s približno 4,7 na 5,1 milijardi godina od sada. Učinak na Zemlju bio bi veći. Razdoblje u kojem bi naš planet ostao u nastanjivoj zoni produljilo bi se s približno 1,7 na 9,2 milijarde godina.
Druga bi mogućnost bila zaštititi Zemlju od sve jačeg Sunčeva zračenja golemim zaslonom. Postavljen između Zemlje i Sunca, u blizini prve Lagrangeove točke, zaslon bi smanjio količinu Sunčeve energije koja dopire do planeta. Riječ je o području u kojem se gravitacijski utjecaji Sunca i Zemlje mogu iskoristiti za održavanje položaja objekta. Više o tim položajima pročitajte u tekstu Lagrangeove točke: što su i zašto su važne.
Energiju bi proizvodili fuzijski reaktori u atmosferama Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna. Koristili bi vodik i helij iz plinovitih divova, a energiju bi mikrovalovima slali do generatora na Lagrangeovim točkama. Odatle bi je veliki laserski sustavi pretvarali u svjetlost sličnog spektra kao Sunce i usmjeravali prema Zemlji.
Releji u drugim Lagrangeovim točkama osiguravali bi neprekinutu opskrbu bez obzira na položaj planeta, njegovu rotaciju ili nagib osi. Prema izračunu, zalihe goriva u plinovitim divovima bile bi dovoljne za približno 9,1 bilijardi godina umjetnog Sunčeva zračenja.
Procjena vrijedi samo pod pretpostavkom da bi reaktori, zasloni, laseri i releji radili bez prekida kroz gotovo nezamislivo dugo razdoblje. Autor pritom navodi da bi ozbiljan kvar zaslona mogao uništiti Zemljinu biosferu u svega nekoliko sati.
Zemljinu orbitu trebalo bi proširiti
Ni umjetno Sunce samo po sebi ne bi riješilo sve probleme. Kada Sunce uđe u fazu crvenog diva, njegovi će se vanjski slojevi proširiti toliko da bi Zemlja mogla biti progutana. Čak bi i podizanje zvjezdane tvari, prema modelu, samo usko spriječilo takav ishod.
Harry zato razmatra postupno širenje Zemljine orbite s jedne na približno 1,2 astronomske jedinice. Za to bi se iz Jupiterove atmosfere uzimao kisik i ispaljivao u preciznom snopu pokraj Zemlje. Gravitacija planeta pri prolasku bi prenijela dio energije na Zemlju i povećala njezinu orbitalnu brzinu.
Operacija bi trajala oko sto milijuna godina. U tom bi razdoblju pokraj Zemlje prolazilo približno 120.000 tona kisika u sekundi, što je usporedivo s otprilike polovinom protoka Amazonije. Budući da bi Zemlja na većoj udaljenosti primala manje Sunčeve energije, manjak bi se nadoknađivao umjetnom svjetlošću iz fuzijskih reaktora.
Planet bi trebalo održavati iznutra
Rad polazi od procjene da bi se tektonika ploča zbog postupnog hlađenja Zemljine unutrašnjosti mogla zaustaviti za približno 1,45 milijardi godina. Bez tektonike bi se poremetili kruženje kemijskih elemenata, regulacija atmosfere i stvaranje različitih staništa. O hlađenju Zemljine unutrašnjosti više smo pisali u tekstu Zemljina unutrašnjost se hladi brže nego što se očekivalo.
Harry predlaže umjetno zagrijavanje dubokih slojeva planeta. Antimaterija bi se u malim spremnicima spuštala do granice jezgre i plašta unutar rastaljenog željeza. Njezino poništenje s običnom tvari stvaralo bi toplinu. Za nadoknadu današnjeg unutarnjeg toplinskog toka bilo bi potrebno oko 8,2 tone antimaterije godišnje. Takva je proizvodnja daleko izvan današnjih mogućnosti.
Zemlja bi morala nadomještati i vodu koja neprestano bježi iz gornjih slojeva atmosfere. Prema jednostavnom modelu, sadašnja bi zaliha trajala oko 1,4 bilijardi godina. Za održavanje planeta kroz cijelo predviđeno razdoblje trebalo bi dodavati približno 1.000 tona vode godišnje, a voda bi se mogla dobavljati iz Jupiterova sustava.
Promijenio bi se i odnos Zemlje i Mjeseca. Mjesec se danas polako udaljava od Zemlje, dok se Zemljina rotacija usporava. Za otprilike 50 milijardi godina Zemlja i Mjesec mogli bi se međusobno plimno zaključati, pa bi jedan Zemljin dan trajao dulje od mjesec dana. Nagib Zemljine osi također bi se mogao znatno promijeniti.
Umjetno Sunce u orbiti iznad Zemljina ekvatora moglo bi neovisno o rotaciji planeta simulirati sadašnji ritam dana i noći. Dodatni orbitalni sustavi mogli bi oponašati i godišnja doba.
Prijetnje bi dolazile i izvana
Dugoročni opstanak zahtijevao bi i stalno nadziranje asteroida i drugih objekata blizu Zemlje. Njihove bi se putanje mogle mijenjati prije mogućeg sudara. Autor razmatra i korištenje Merkura kao izvora materijala za korekciju njegove orbite, jer bi njegova nestabilnost mogla ugroziti putanje drugih unutarnjih planeta.
Zaštita bi bila potrebna i od događaja izvan Sunčeva sustava. Roj malih tijela ili čestica, zadržan elektromagnetskim poljem, mogao bi se postaviti između Zemlje i obližnje supernove, izboja gama-zračenja ili eksplozije magnetara.
Prolazak druge zvijezde također bi mogao poremetiti Sunčev sustav. U tom bi slučaju buduća civilizacija mogla izgraditi “zvjezdani motor” koji bi pomoću materijala iz Jupitera postupno mijenjao gibanje Sunca kroz galaksiju. Cijeli bi se Sunčev sustav pomicao zajedno sa zvijezdom.
Harry takav pristup uspoređuje s preseljenjem u drugi zvjezdani sustav. Međuzvjezdana migracija zahtijevala bi izgradnju novih staništa i terraformiranje odredišnog planeta. Očuvanje Zemlje tražilo bi veću ukupnu količinu energije, ali bi se ona mogla proizvoditi postupno i uz korištenje resursa iz vlastitog planetarnog sustava.
Rad naravno ne dokazuje da bi se Dysonov roj, umjetno Sunce, antimaterijski sustavi ili zvjezdani motor doista mogli izgraditi. Brojka od 9,1 bilijardi godina teorijski je vremenski domet modela koji pretpostavlja da bi civilizacija preživjela i održavala svaki od tih sustava bez prekida.
