OT: Im glühenden Reich der Sonne (Teil 2) – Das Ende eines Sterns

(ez) – „Die Sonnenenergie, die jetzt auf die Erde trifft, wurde zu einer Zeit erzeugt, als sich die Menschen noch mit Steinwaffen gegen wilde Tiere verteidigen mussten.“ Durch diesen Satz aus dem TimeLife-Buch „Die Sonne“ (TimeLife 1990) wird deutlich, wie langsam der Herzschlag unseres Zentralgestirns geht. Für die Menschheit ist die Sonne eine Konstante am Himmel. Sie strahlte, als sie das Feuer entdeckten, als die Pyramiden gebaut wurden, und sie wird den Himmel erleuchten, wenn die Menschheit vielleicht in ferner Zukunft einmal zu anderen Sternen reist.  Die Energie, die heute im Inneren der Sonne durch die Verschmelzung von Wasserstoff-Atomen zu Helium entsteht, erreicht die Erde zu einem Zeitpunkt, wenn es dort – in etwa 30 000 Jahren – vielleicht schon gar keine Menschen mehr gibt. Doch auch das Leben des glühenden Giganten im Inneren des Sonnensystems wird irgendwann enden. Mit unserem heutigen Artikel machen wir eine Zeitreise in diese weit entfernte Zukunft… bis in etwa fünf Milliarden Jahren.

 

Das Ende
„In drei Milliarden Jahren verbrennt jegliches Leben.“ Mit diesem Satz beginnt in der Dokumentation „Wilde Sonne“, in Deutschland 2007 von „International Masters Publishers“ veröffentlicht, die Beschreibung des Zeitalters, wenn die Sonne ihren Lebensabend erreicht. „Die Sonne verliert ihre Balance und wechselt heftig zwischen Fusion (sie dehnt sich aus) und Schwerkraft (sie zieht sich zusammen). Der verbleibende Wasserstoff bewegt sich zum Rand und weht davon, während der Heliumkern heller brennt, als der Wasserstoff zuvor. Die Sonne bläht sich auf und verschlingt die inneren Planeten. Am Mars schmelzen die Polkappen. Die größere, aber leichtere, Sonne verliert ihren Einfluss auf die Planeten. Sie treiben davon. Heiße Windböen zerstören die äußeren Planeten. Vom Saturn bleibt nur noch der Kern. Seine eisigen Ringe schmelzen und verdunsten. Der frühere Gigant Jupiter ist jetzt klein und von seinem Mond Europa überschattet, auf dem die Eisschicht geschmolzen ist und die Ozeane anschwellen. Das Sonnensystem ist nicht wiederzuerkennen. Die Sonne frisst sich selbst, schrumpft zu einem Weißen Zwerg und verschlingt die Asche früherer Fusionen. – In der Endphase stößt sie enorme Staubschwaden aus, die weit über ihre früheren Planeten hinausreichen. Die Zeit ist vorbei für dieses Sonnensystem.“

Am Ende ihres Lebens dehnt sich die Sonne zunächst zu einem Roten Riesenstern aus - und verändert die inneren Planeten radikal. (Foto: t-online.de)

Am Ende ihres Lebens dehnt sich die Sonne zunächst zu einem Roten Riesenstern aus – und verändert die inneren Planeten radikal. (Foto: t-online.de)

 

Das Leben verglüht
In dem Buch „Die Grenzen der Zeit“ aus der TimeLife-Reihe „Reise durch das Universum“ beschreiben die Autoren ein Szenario vom Ende unseres Sonnensystems. Schon lange vor dem Ende der Sonne wird sich die Erde radikal verändern. Ursache ist die alternde Sonne, die innerhalb einiger hundert Millionen Jahre allmählich heller und heißer wird. „Der komplexe Kreislauf, der über rund 3,6 Milliarden Jahre hinweg für das gemäßigte Klima und den Fortbestand der lebenswichtigen Ozeane gesorgt hat, wird immer größeren Belastungen ausgesetzt sein und schließlich zusammenbrechen.“ Als Hauptgrund sehen die Wissenschaftler einen radikal verschlimmerten Treibhauseffekt. Das Kohlendioxid wird durch die stärkere Sonneneinstrahlung aus dem Karbonatgestein freigesetzt und gelangt in die Atmosphäre. „Aufgestaute Wärme an der Oberfläche lässt die Ozeane immer rascher verdampfen, bis unsere Erde von einer stickigen Schwefelatmosphäre umgeben ist, unter der nur noch eine wasserlose Wüste wie im Falle der Venus bleibt.“ („Die Grenzen der Zeit“).

 

Frühling auf dem Mars
Eine Veränderung zum Positiven könnte vorübergehend der nächst-äußere Planet, der Mars, erleben. „Die zunehmende Sonneneinstrahlung wird die Temperatur auf dem roten Planeten um 25 Grad ansteigen lassen, genug, um Kohlendioxideis zum Verdunsten zu bringen und Wassereis zu schmelzen, das seit etwa 3,6 Milliarden Jahren im Marsboden eingeschlossen ist. Im Sommer dürften in mittleren und hohen Breiten eisbedeckte Wasserflächen zu finden sein, und der wachsende Kohlendioxidgehalt wird Druck und Dichte der Marsatmosphäre ansteigen lassen.“ („Die Grenzen der Zeit“).

Allerdings werde diese Blütezeit des Mars nur von kurzer Dauer sein, „denn der Planet ist zu klein, um noch genügend Wärme für umwälzende geologische und tektonische Aktivitäten zu besitzen“. Bereits zehn Millionen Jahre „nach dem Einsetzen des Tauwetters wird das gesamte Kohlendioxid aus der Atmosphäre ausgewaschen sein“. Der Treibhauseffekt wird immer schwächer. „Wenn dann die Sonne noch heller und heißer wird und nichts mehr in der Atmosphäre zu Regen kondensieren kann, ist Mars wieder zu einem Wüstenplaneten geworden.“ („Die Grenzen der Zeit“)

 

Ein Ozean auf dem Jupiter-Mond Europa
In etwa fünf Milliarden Jahren wird die Sonne ihren Vorrat an Wasserstoff im Kern aufgebraucht haben. Das Helium im Kern verdichtet sich unter seiner eigenen Anziehungskraft und wird „schließlich heißt genug, um in den umgebenden Schichten eine Wasserstoff-Fusion aufrechtzuerhalten.“ („Die Grenzen der Zeit“). In der Folge bläht sich die Sonne zu einem Roten Riesen auf und wird am Ende 40 Mal größer sein als heute. „Der Riesenstern füllt dann mehr als die Hälfte der Merkur-Bahn aus, und obwohl die äußeren Gasschichten vergleichsweise kühl sein werden, dürfte er aufgrund seiner gewaltigen Ausmaße ungefähr 300mal heller leuchten als heute.“ Das wirkt sich radikal auf die äußeren Planeten und ihre Monde aus.

In der Hitze der sterbenden Sonne könnte das Eis auf dem Jupiter-Mond Europa schmelzen. Ein riesiger Ozean entsteht. (Foto: spiegel.de)

In der Hitze der sterbenden Sonne könnte das Eis auf dem Jupiter-Mond Europa schmelzen. Ein riesiger Ozean entsteht. (Foto: spiegel.de)

Die eisbedeckten Krusten der Jupiter-Monde Europa, Ganymed und Kallisto werden schmelzen. „Handelt es sich um reines Eis, so kann es einige hundert Millionen Jahre dauern, ehe die Kruste geschmolzen ist. Eine Mischung aus Wasser- und Ammoniakeis dagegen schmilzt bereits bei niedrigeren Temperaturen, so dass die Monde dann früher von Wassereis bedeckt wären.“ („Grenzen der Zeit“). Einen beeindruckenden Wandel wird der Eismond Europa durchmachen. Er hat eine Kruste aus nahezu reinem Wassereis. Aus den Daten der „Voyager“-Sonden schließen die Wissenschaftler, „dass sich darunter ein knapp 30 Kilometer tiefer Ozean aus Wasser befindet. Wenn die schützende Eiskruste schmilzt und dieser Ozean frei liegt, wird Europa schon bald in dichte Nebel und Wolken gehüllt sein, die über einem Meer aus dunklem Wasser dahinziehen“. („Die Grenzen der Zeit“).

 

Die Erde in flüssigem Feuer
Und der Todeskampf der Sonne geht weiter. Ein Helium-Blitz in ihrem Inneren „signalisiert den Beginn der Verschmelzung von Heliumatomen zu Kohlenstoff“. („Die Grenzen der Zeit“). Danach schrumpft ihr Kern noch weiter, und seine Temperatur steigt noch weiter an, „bis sie schließlich ausreicht, um in der benachbarten Wasserstoffschale die Kernfusion zu zünden. Noch einmal nimmt die Energieproduktion der Sonne zu; dabei bläht sie sich enorm auf, lässt den Merkur und die Venus in ihrem Inneren verschwinden und bedroht die Erde“. („Die Grenzen der Zeit“). Schließlich werde die Sonne zwei- bis dreitausendmal soviel Energie abstrahlen wie heute. Gleichzeitig lässt ihre Anziehungskraft nach, „so dass sich die Planeten langsam von der Sonne entfernen müssen“. Sollte die Erde danach noch immer existieren, „wird sie die Sonne auf einer neuen Bahn umlaufen, vielleicht doppelt so weit von ihr entfernt wie heute. Doch böte sie dann einen trostlosen Anblick: Die Umrisse der Kontinente wären längst verschwommen, da die Kruste unter der Sonnenglut flüssig wurde“. („Die Grenzen der Zeit“).

 

Dämmerung und Dunkelheit
Am Ende ihres Lebens konzentriert sich die Hauptmasse der Sonne „in einem Kern aus Kohlenstoff und Sauerstoff“. Ihre äußeren Schichten kann sie nun nicht mehr halten. Es entsteht eine Art planetarer Nebel, „der sich mit einer Geschwindigkeit von rund 20 Kilometern pro Sekunde ausdehnt und dabei immer weiter ausdünnt“. („Die Grenzen der Zeit“). Übrig bleibt ein Weißer Zwergstern, dessen Restwärme langsam, aber endgültig in den Weltraum abstrahlt.

Bevor sie ganz erlischt, ist die Sonne nur noch ein Weißer Zwerg. Diese Illustration zeigt einen erdähnlichen Planeten, der einen Weißen Zwerg umkreist. (Foto: astropage.eu)

Bevor sie ganz erlischt, ist die Sonne nur noch ein Weißer Zwerg. Diese Illustration zeigt einen erdähnlichen Planeten, der einen Weißen Zwerg umkreist. (Foto: astropage.eu)

„All jede Planeten, die das Riesenstadium der Sonne überlebt haben, umlaufen ihren nunmehr masseärmeren Zentralstern auf größeren Bahnen. Von der wieder erstarrten, glasähnlichen Oberfläche der Erde aus erscheint der Weiße Zwerg nicht größer als die Venus heute, wenngleich er hundertmal heller als der Vollmond leuchten wird. Wie lange die Sonne braucht, bis sie vollends ausgeglüht ist, bleibt ungewiss. Sicher ist nur, dass sie in einer fernen Zukunft zu kalt sein wird, um sichtbares Licht und Wärmestrahlung abzugeben. Dann wandern die Planeten durch die kalte Dunkelheit in der Umgebung eines Schwarzen Zwergs.“ („Die Grenzen der Zeit“).

 

Neues Leben?
Das Ende des einen Sonnensystems kann im Kosmos aber zugleich ein Neubeginn sein. Dies macht die „Discovery Channel“-Dokumentation „Wilde Sonne“ deutlich. „Die Sonne, die einst ihre Kinder nährte und zum Leben erweckte, frisst sie nun auf. Sie schleudert deren Asche in den kosmischen Wind, es bilden sich Wolken, und daraus könnten sich neue Sterne, neue Planeten und vielleicht neues Leben entwickeln.“

Sterne werden aus anderen Sternen geboren, heißt es an anderer Stelle der Dokumentation. „Ein gewaltiger Stern explodiert und verstreut seine Asche ins All. Seine Überreste gesellen sich zu denen unzähliger anderer Explosionen. Diese Asche bildet die Saat für neue Sterne.“ („Wilde Sonne“).

Am Mittwoch, 7. Mai 2014, beschäftigen wir uns in einem weiteren Artikel „Im glühenden Reich der Sonne“ mit den phantastischen Vorstellungswelten von Wissenschaftlern und Science-Fiction-Autoren. Der Artikel erscheint abends in unserem Blog.

Kategorie(n): Alles, Hintergrund, OT

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