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Nichts währt ewig, weder ein kalter Novemberregen noch die Welt, in der du lebst. Eines Tages wird unsere Sonne erlöschen, und, wenn wir schon von der Apokalypse sprechen, dann wird es überall auf der Welt sehr schlimm werden. Zum Glück für uns wird das nicht so bald passieren. Das ist ganz sicher das Problem anderer.
Das Problem mit Apokalypsen ist, dass viele von ihnen hypothetisch sind. Atomkrieg, Klimawandel, Zombies. Sie sind alle möglich, aber nichts ist sicher. Der Tod der Sonne? Absolut sicher.
Da wir wissen, dass es kommen wird, und da Sie sich angesichts der Freude in der Welt in letzter Zeit wahrscheinlich etwas überwältigt von positiven Gefühlen und Optimismus gefühlt haben, warum schauen wir uns nicht an, was passieren wird, wenn die Sonne endgültig erlischt, und was die unglücklichen Bewohner der Erde in diesem Moment erwarten können?
Wann wird das geschehen?
Die Sonne besteht aus etwa 921 TP3 T Wasserstoff, der in ständiger Kernspaltung Energie erzeugt. Bei 27 Millionen Grad Fahrenheit (ca. 15 Millionen Grad Celsius) sind Druck und Temperatur in ihrem Kern so hoch, dass Wasserstoff durch Kernfusion zu Helium verschmilzt. Die Sonne ist etwa 330.000-mal massereicher als die Erde. Ihre genaue Masse ist extrem gering: Umgerechnet in Pfund sind es 4,4 Pfund mit 30 Nullen. Das ist enorm.
Die Sonne wird erlöschen, sobald sie ihren gesamten Wasserstoff verbraucht hat. Dies wird in etwa 5 Milliarden Jahren geschehen. Derzeit ist sie etwa 4,5 Milliarden Jahre alt und hat somit noch nicht einmal ihr mittleres Alter erreicht.
An dieser Stelle denken Sie vielleicht: «Oh nein, ich sollte in fünf Milliarden Jahren besser in meinen Kalender schauen.» Nun, keine Sorge, denn dann wird der Sonne der Wasserstoff ausgehen. Sobald der Wasserstoff aufgebraucht ist, hat unser Stern noch zwei bis drei Milliarden Jahre Zeit, seinen letzten Atemzug zu überstehen.
Unsere Sonne ist ein gelber Zwerg, ein Hauptreihenstern vom Spektraltyp G. Grundsätzlich ist jeder Stern von etwa der Größe unserer Sonne, der eine ähnliche thermonukleare Reaktion durchläuft, ein gelber Zwerg. Doch während er seinen Wasserstoff verbraucht, wird er zu einem roten Zwerg, und darüber werden wir bald mehr erfahren. Dies wird nicht nur die Sonne, sondern unser gesamtes Sonnensystem schwer treffen. Und der Prozess ist noch nicht abgeschlossen. Der Stern muss das Stadium eines weißen Zwergs erreichen, bevor er endgültig stirbt.
Wie wird die Sonne untergehen?
Wie bereits erwähnt, wird der Sonne in vier bis fünf Milliarden Jahren der Brennstoff ausgehen. Sobald der gesamte Wasserstoff verbraucht ist, bleibt nur noch Helium übrig. Unsere Sonne erzeugt in ihrem Kern nicht die Hitze und den Druck, die für die Heliumfusion notwendig wären.
Derzeit zieht die enorme Gravitationskraft der Sonne unaufhörlich an ihrem Kern, doch die Heliumproduktion durch Kernfusion drückt sie wieder nach außen und schafft so eine Art Gleichgewicht. Helium ist im Grunde ein Abfallprodukt der Kernfusion. Die Sonne braucht es nicht und kann es auch nicht nutzen. Wie ein Kernreaktor auf der Erde produziert sie dieses Abfallprodukt einfach, und es bleibt ungenutzt liegen – wozu sollte es sonst dienen? Zumindest auf der Erde können wir es in einem Berg vergraben und so tun, als müssten wir uns keine Sorgen machen. Die Sonne hingegen muss es einfach dort halten, und das wird irgendwann zu einem Problem werden.
Wenn der Wasserstoffvorrat zur Verbrennung zur Neige geht, übernehmen die Gravitationskräfte die Kontrolle und verdichten den Kern immer weiter. Er wird mehr Helium als Wasserstoff enthalten, und der Wasserstoff beginnt außerhalb des Kerns zu verbrennen. Dadurch verwandelt sich der gelbe Zwerg in einen roten Riesen. Falls Sie nicht wissen, was ein roter Riese ist, können Sie sich wahrscheinlich schon anhand des Namens vorstellen, dass er sich deutlich von dem unterscheiden wird, was wir heute kennen.
Da der Kern im Wesentlichen tot und durch die Schwerkraft extrem komprimiert sein wird, kann sich der Wasserstoff, der außerhalb der Sonne brennt, endlich ausdehnen, anstatt im Inneren gefangen zu bleiben. Diese Ausdehnung kennzeichnet den riesigen Teil eines Roten Riesen. Die Sonne, nicht länger an die Schwerkraft gebunden, wird wachsen. Sie könnte eine Entfernung erreichen, die mit der des Mars vergleichbar ist.
Was geschieht als Nächstes?
Sobald sich der Rote Zwerg gebildet und seine maximale Ausdehnung erreicht hat, bleiben der verbleibenden Sonne nur noch wenige Möglichkeiten. Sie wird ihren gesamten verfügbaren Brennstoff verbrauchen, bis der Rote Zwerg kollabiert und einen deutlich kühleren Weißen Zwerg bildet. Dies ist im Wesentlichen der Endzustand für die meisten kleinen Sterne. Der gesamte Brennstoff ist verbraucht, und die Kernreaktion findet nicht mehr statt.
Lange Zeit glaubte man, unsere Sonne würde für immer zu einer kalten, vergessenen Masse im Weltraum verkommen. Computermodelle deuten jedoch darauf hin, dass der Rest des Sonnenmaterials ins All geschleudert wird. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Gas und Staub, die bis zu die Hälfte der Gesamtmasse des Sterns ausmachen könnten. Diese Masse würde vollständig ausgestoßen und einen Nebel in unserem Sonnensystem bilden.
Wenn Sie online Fotos von Nebeln gesehen haben – manche davon sind atemberaubend –, dann sehen Sie genau das: das Innere eines einst hellen Sterns, erleuchtet von den letzten Energieresten seines unglaublich heißen Kerns. Im kosmischen Maßstab sind solche Nebel extrem kurzlebig, und der Nebel unserer Sonne existiert möglicherweise nur 10.000 Jahre.
Könnte die Sonne sich in ein Schwarzes Loch verwandeln?
Ein massereicher, dichter Stern kann beim Tod ein Schwarzes Loch bilden. Diese gewaltigen Sterne durchlaufen denselben Prozess wie unsere Sonne: Sie verbrauchen ihren gesamten Brennstoff, während ihr Kern immer dichter wird. Aufgrund ihrer Größe wird die Masse des Sterns so groß, dass er bei der Explosion zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Diese Singularität ist so gewaltig, dass kein Licht entweichen kann. Alles in der Nähe, einschließlich Planeten, kann angezogen und zerstört werden.
Sterne, die zu Schwarzen Löchern kollabieren, sind typischerweise 8- bis 10-mal größer als unsere Sonne. Unser Sonnensystem ist, relativ gesehen, ein sehr kleiner Stern. Die Sonne ist nicht nur zu klein, um ein Schwarzes Loch zu bilden, sie ist nicht einmal groß genug, um bei ihrem Tod oder ihrer Umwandlung in einen Neutronenstern als Supernova zu explodieren. Das bedeutet nicht, dass das Schicksal unseres Sonnensystems besser oder schlechter ist – ein Happy End für das Sonnensystem als Ganzes gibt es nicht –, aber nein, es bildet sich kein Schwarzes Loch.
Kann die Erde überleben?
Natürlich wissen wir nicht genau, wie die Sonne aussehen wird, wenn sie verblasst und sich von einem gelben Zwerg in einen roten Riesen verwandelt. Basierend auf den verfügbaren Daten zur aktuellen Dichte der Sonne, ihrer Elementzusammensetzung usw. legen Computermodelle jedoch nahe, dass der daraus entstehende rote Riese Merkur, Venus und möglicherweise sogar die Erde selbst verschlingen wird.
Wenn Sie also planen, in einigen Milliarden Jahren zu leben, sollten Sie sich vielleicht darauf vorbereiten, was passieren wird, bevor der gesamte Planet von einem Roten Riesen verschlungen wird. Zunächst einmal wird die Erde in einigen hundert Millionen Jahren, vielleicht in einer Milliarde Jahren, wahrscheinlich unbewohnbar werden. Einige Prognosen gehen davon aus, dass wir noch etwa 500 Millionen Jahre Zeit haben, bevor die Hitze der Sonne so intensiv wird, dass die Ozeane verdunsten und die Erde sich in eine riesige, lebensfeindliche Treibhauszone verwandelt.
Die Sonne ist während eurer gesamten Existenz immer heller geworden. Sie ist seit der Entstehung der Erde immer heißer und heller geworden. Es ist zwar ein langsamer Prozess, aber unsere Sonne ist heller als zur Zeit der Dinosaurier. Tatsächlich hat ihre Leuchtkraft seit ihrer Entstehung um 301.000 Milliarden Jahre zugenommen.
Die Helligkeit der Sonne ist eng mit dem Funktionieren des Lebens auf der Erde verknüpft. Ihre Leuchtkraft wird voraussichtlich in einer Milliarde Jahren um weitere 10<sup>10</sup> Tb/m³ zunehmen. Dies entspricht einem Anstieg von 10<sup>10</sup> Tb/m³ alle Milliarde Jahre. Dadurch könnte der CO₂-Gehalt so stark sinken, dass komplexe Pflanzen nicht mehr überleben könnten. Dies hätte praktisch zur Folge, dass der Großteil des Lebens auf dem Planeten ausgelöscht würde.
Einige optimistische Forscher glauben jedoch, dass dieser Zyklus, der den CO₂-Gehalt reguliert, nicht so stark von der Temperatur abhängt wie ursprünglich angenommen und dass Pflanzen möglicherweise noch weitere 0,6 Milliarden Jahre existieren, bevor sie aussterben. Ist das nicht bemerkenswert? Sie gehen davon aus, dass dann der sogenannte Übergang vom feuchten zum warmen Klima alle Pflanzen abtöten wird, da unsere Atmosphäre aufgrund steigender Temperaturen so stark mit Feuchtigkeit gesättigt sein wird, dass Pflanzen nicht mehr überleben können. Dies entspricht im Wesentlichen der bereits erwähnten 500-Millionen-Jahre-Prognose, nur eben auf einem viel längeren Zeithorizont.
Wie dem auch sei, die Erdatmosphäre wird der Sonnenenergie irgendwann nicht mehr standhalten können und zerstört werden. Dies wird alles Leben auf der Erde auslöschen. Die Erde wird der Venus ähneln: eine verbrannte Landschaft aus unatembarer Luft, die hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht.
Nehmen wir an, in einer Milliarde oder 1,6 Milliarden Jahren wird das komplexeste Leben auf der Erde aussterben. Und dann, in drei Milliarden Jahren, wird das Ereignis des Roten Zwergs eintreten. Venus und Merkur werden es definitiv nicht überleben. Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob die Erde vollständig verschluckt wird oder ob wir uns lediglich am Rande einer neuen, roten Sonne wiederfinden werden.
Wenn die Sonne uns verschlingt, wird es weniger als einen Tag dauern, den gesamten Planeten zu zerstören. Vielleicht nur wenige Minuten. Wenn die Sonne uns nicht verschlingt, werden wir ihr so nahe sein, dass sie alles auf dem Planeten bis auf den Eisenkern verbrennen wird. Alles an der Oberfläche – die Kruste, der Mantel, alle Gesteine, alles darunter – wird sich auflösen.
Ein interessantes Beispiel: Einige der äußeren Planeten, wie Pluto, könnten durchaus bewohnbare Umgebungen mit flüssigem Wasser an ihrer Oberfläche aufweisen. Nicht, dass dort jemals Leben entstanden wäre oder dass es viel Zeit dafür gehabt hätte, aber es ist möglich.
Kurz gesagt, es gibt kein Szenario, in dem die Erde die Sonne überdauern wird.
Kann das Ende der Welt verhindert werden?
Nehmen wir also an, die Menschheit existiert in einer Milliarde Jahren noch. Die Sonne wird immer heller und heißer, und wir als Spezies wissen, dass das Ende nahe ist. Gibt es einen Weg, unsere eigene Zerstörung und die der Sonne aufzuhalten?
Handlung des Films «"Sonnenlicht"» 2007 lief es im Prinzip so: Astronauten flogen ins All, um die Sonne zu retten, indem sie eine Atomwaffe in ihr zündeten. In der Realität ist das wohl kaum realistisch. Aber wir sollten bedenken, dass wir eine Milliarde Jahre Zeit haben, uns etwas Besseres auszudenken. Hoffen wir, dass die Technologie sich so rasant weiterentwickelt, wie es sich 2007 niemand hätte vorstellen können.
Man hat über die technischen Schwierigkeiten nachgedacht, die mit dem Versuch verbunden sind, die Sonne so zu «reparieren», dass sie nicht «stirbt». Im Wesentlichen bedeutet dies, entweder überschüssiges Helium zu entfernen oder mehr Wasserstoff einzuführen. Der größte Teil des Wasserstoffs im Sonnensystem befindet sich bereits in der Sonne, daher wird es schwierig sein, eine bedeutende Quelle zu finden.
Die Idee, die Sonne durch «Aufwirbeln» zu verbrennen, entstand, weil nicht die äußere Schicht, sondern der innere Kern brennt. Der größte Teil des äußeren Wasserstoffs geht verloren und würde ins Weltall geschleudert, bevor er von der Sonne genutzt werden kann. Jede Technologie, die Wasserstoff aufwirbeln kann, würde jedoch wahrscheinlich die Helligkeit und die Wärmeleistung der Sonne erhöhen. Dies würde den Ausstoß von 1 bis 5 Millionen Tonnen Helium pro Sekunde erfordern.
Andere Ideen könnten darin bestehen, mithilfe von Lasern buchstäblich Wasserstoff zu entfernen, um so mehrere kleinere rote Zwergsterne zu erzeugen, die weniger intensiv, aber viel länger brennen würden.
Die direkte Zufuhr von Wasserstoff in den Kern könnte ebenfalls Instabilität verursachen und zu heftigen Sonneneruptionen und Temperaturspitzen führen. Die Erzeugung kleinerer Sterne würde deren Temperatur drastisch senken. Mit anderen Worten: Selbst theoretisch ist der Versuch, einen ganzen Stern zu manipulieren, ein sehr riskantes Unterfangen. Aber wer weiß schon, was in einer Milliarde Jahren geschehen wird?
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