In 74 Fragen durch das Universum: Was geschieht mit der Erde, wenn die Sonne stirbt?

Warum funkeln Sterne? Woher wissen wir, dass Schwarze Löcher wirklich existieren? Und was sollten wir tun, wenn wir Zeichen außerirdischen Lebens finden? Fragen über Fragen, die uns die Astrophysikerin Jillian Scudder in «In 74 Fragen durch das Universum» anhand von leicht verständlichen Texten beantwortet. Eine davon haben wir in diesem Beitrag für Sie herausgepickt, nämlich:

Was geschieht mit der Erde, wenn die Sonne stirbt?

Die Ausdehnung eines Sterns zu einem Roten Riesen [Anm. d .Red.: Wenn Sterne sterben durchlaufen sie das Stadium der Roten Riesen – dabei kühlt er, nachdem er tausendmal heller, als zu Lebzeiten strahlt, zu einer röteren Farbe ab] ist keine unerhebliche Veränderung – wenn die Sonne diese Phase ihres Lebens erreicht, wird sich ihre Oberfläche 200-mal weiter nach außen erstrecken, als sie es derzeit tut, ungefähr bis zur Umlaufbahn der Erde. Die Erde wird den Tod ihres Muttersterns nicht überleben. Selbst wenn sie sich etwas weiter vom Zentrum des Sonnensystems entfernt, gehen die meisten Vorhersagen nicht davon aus, dass unser Planet der Atmosphäre der sich ausdehnenden Sonne völlig entkommen kann.

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Wenn die Erde in den äußeren Schichten der Sonne gefangen ist, wird sie verdampft, und Venus und Merkur, unsere planetarischen Nachbarn, haben keine Chance, der Zerstörung zu entkommen. Es wird kein abruptes Ende für unseren Planeten sein – die Erde wird im Laufe der Jahrmilliarden immer unwirtlicher werden. Noch bevor die Sonne mit dem Verbrennen von Wasserstoff fertig ist, hat dieser Vorgang langsam eingesetzt. Seit unser Stern damit begonnen hat, im Kern aus Wasserstoff Helium zu bilden, hat er alle Milliarden Jahre seine Helligkeit um etwa 10 Prozent erhöht. Mit zunehmender Helligkeit steigt auch die Wärmemenge, die unser Planet empfängt. Bei ausreichender Hitze wird das Wasser auf der Erdoberfläche zu verdunsten beginnen.

Eine Helligkeitssteigerung um 10 Prozent reicht aus, um die Position der habitablen Zone um unseren Stern zu ändern und sie außerhalb der Erdbahn zu platzieren. Sobald die Erde die Lebenszone verlässt, haben wir keinen Planeten mehr, der flüssiges Wasser stabil auf seiner Oberfläche halten kann, und die Verdunstung der Ozeane wird unweigerlich beginnen. Wenn die Sonne aufhört, in ihrem Kern Wasserstoff zu verbrennen, und zu einem vollwertigen Roten Riesen wird, wird sich der Mars in der bewohnbaren Zone befinden, und die Erde wird viel zu heiß sein, um Wasser auf ihrer Oberfläche zu halten.

Gegenwärtige und zukünftige bewohnbare Zonen Derzeit umgibt die habitable Zone der Sonne die Erdumlaufbahn. Wenn sich die Sonne zu einem roten Riesen ausdehnt, wird sich die Zone, in der flüssiges Wasser möglich ist, nach außen bewegen, dorthin, wo sich jetzt Jupiters Umlaufbahn befindet (Umlaufbahnen nicht maßstabsgetreu). Die Umlaufbahnen der Planeten werden sich durch die Entwicklung der Sonne verändern und von ihren derzeitigen Standorten nach außen bewegt. © Rob Brandt

Wenn die Ozeane verdunsten, wird das Wasser stattdessen in der Atmosphäre gehalten. Wasser ist ein ausgezeichnetes Treibhausgas, ähnlich wie Kohlendioxid, und wird dazu dienen, noch mehr Wärme um den Planeten herum zu binden. Durch diese «Wärmefalle» verdunstet immer mehr Wasser und verbindet sich mit dem atmosphärischen Dampf, wodurch der Treibhauseffekt verstärkt wird, bis die Ozeane ausgetrocknet sind. Die Atmosphäre wird ein schwüles, überhitztes, wassergesättigtes Chaos. Die Wassermoleküle, die es bis in die obere Atmosphäre geschafft haben, werden mit hochenergetischen Sonnenteilchen bombardiert, die sie auseinanderreißen. Sobald der Wasserstoff und der Sauerstoff, aus dem die Wassermoleküle bestehen, freigesetzt sind, können sie aus der Atmosphäre in den Weltraum entweichen. Im Laufe der Zeit wird die Atmosphäre durch diesen Beschuss vollständig austrocknen.

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COUNTDOWN
Der Zeitpunkt, an dem die von der Sonne ausgehende Lichtmenge zu groß ist, als dass auf der Oberfläche unseres Planeten Wasser stabil ist, wird in etwa einer Milliarde Jahren erwartet. Die genauen Zahlen hängen davon ab, wen man fragt: Die Vorhersagen darüber, wie schnell dieser Prozess abläuft, unterscheiden sich. Unser Planet wird sicherlich diesen Weg einschlagen, aber einige Wissenschaftler vermuten, dass die Erde lange vor der Eine-Milliarde-Jahre-Marke geröstet wird, weil Felsen, Ozeane und Plattentektonik das Austrocknen und Erhitzen des Planeten beschleunigen könnten. Andererseits haben sich einige Lebensformen bereits als extrem langlebig erwiesen und sind in der Lage, in seltsamen Winkeln der Erde Fuß zu fassen und von Chemikalien zu leben, wie heutzutage die Geschöpfe der Tiefsee.
Doch wie viel Schaden und Zerstörung die Sonne auch immer in der Nachbarschaft anrichten wird, sie ist dennoch nur ein mittelgroßer bis kleiner Stern, und so richtet ihr Aufblähen in das Sonnensystem auch nur einen relativ kleinen Schaden an.

Introduction to Astronomy with Jillian Scudder.

Jillian Scudder ist Astrophysikerin und Assistenzprofessorin für Physik am Oberlin College in Ohio. Ihre Leidenschaft gilt der Wissenschaftskommunikation. Sie betreibt den Blog Astroquizzical, in dem sie Fragen zum Thema Weltraum beantwortet, und publiziert regelmäßig in Forbes, Quartz, Medium, The Conversation und The Independent.