قد يكون مصير النظام الشمسي أقصر بكثير مما كانت تتنبأ به النماذج السابقة. وفقاً لدراسة جديدة، يمكن أن تؤدي تغيّرات حادة في طريقة فقدان الشمس للكتلة إلى زعزعة مدارات الكواكب الخارجية وفي النهاية تتسبب في تآكل النظام الشمسي أسرع بحوالي مليار ضعف مما كانت التقديرات السابقة تشير إليه.
سيفقد الشمس وقود الاندماج النووي خلال نحو ٨ مليارات سنة قادمة ويدخل مراحل نهاية عمره. سيتحول النجم أولاً إلى عملاق أحمر ثم بعد فقدان جزء كبير من كتلته سيصبح قزماً أبيض أصغر وأبرد. من المتوقع أن يحتوي القزم الأبيض المتبقي على قدر يزيد قليلاً عن نصف كتلة الشمس الحالية.
افتراض قديم حول موت النظام الشمسي
كانت الدراسات السابقة حول مصير الكواكب الخارجية، بما في ذلك المشتري وزحل، تستند في الغالب إلى الافتراض القائل بأن الشمس تفقد كتلتها بصورة متوازنة وبطيئة نسبيًا. وفقًا لمثل هذا النموذج، كان من الممكن لأن تبقى مدارات الكواكب الخارجية مستقرة لحوالي كوينتيليون سنة بعد تحول الشمس إلى قزم أبيض.
لكن البحث الجديد يشير إلى أن هذا الافتراض قد لا يعكس صورة دقيقة عن مستقبل النظام الشمسي.
تفترض الدراسة التي أجراها باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ونُشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters أن الشمس قد تفقد كتلتها ليس فقط على شكل تدفق هادئ ومستمِر، بل أيضاً على شكل انفجارات واندفاعات مفاجئة.
يمكن أن تحدث هذه الاندفاعات في أزمنة واتجاهات مختلفة وتمنح كل واحدة ضربة جاذبية صغيرة للكواكب. قد لا يكون لكل حدث تأثير ملحوظ بمفرده، لكن مع مرور الوقت يمكن لتراكم هذه التغيّرات أن يجعل مدارات الكواكب الخارجية شديدة عدم الاستقرار.
قد ينفصل المشتري وزحل عن النظام الشمسي
وفقًا للنموذج الجديد، يمكن لنفس هذه التغيّرات الصغيرة والمتكررة أن تدفع في النهاية المشتري وزحل وأجرام بعيدة أخرى للخروج عن مداراتها الحالية. في مثل هذه الحالات، قد تدخل الكواكب مدارات متطاولة للغاية أو حتى تُطرد من النظام الشمسي بفعل التفاعلات الجاذبية.
استنادًا إلى محاكاة الباحثين، قد يدوم النظام الشمسي بعد تحول الشمس إلى قزم أبيض نحو مليار سنة فقط؛ وهو رقم أقصر بكثير مقارنة بالتقدير السابق القريب من كوينتيليون سنة.
مع ذلك، في كل السيناريوهات حتى هذا المليار سنة قد لا يمر كاملًا. في حوالي ٤٠٪ من المحاكيات التي أجرها فريق البحث، تزعزعت الكواكب أو طُرِدت من النظام الشمسي قبل أن تتحول الشمس إلى قزم أبيض مكتمل أثناء مرحلة العملاق الأحمر.
عودة قلق قديم بشأن المشتري وزحل
تذكر هذه النتيجة القلق القديم لإسحاق نيوتن بشأن استقرار النظام الشمسي. اقترح نيوتن أن التفاعلات الجاذبية بين المشتري وزحل قد تقوض في النهاية توازن النظام. أظهرت دراسات لاحقة في الغالب أن مثل هذا الانهيار لا يحدث على المدى الزمني الذي تصوره نيوتن.
مع ذلك، يطرح البحث الجديد سيناريو مختلفًا. المشكلة الأساسية ليست بالضرورة التغلغل التدريجي للفوضى الجاذبية أو حتى اصطدام نجم طائش بالنظام الشمسي؛ بل الشمس نفسها وطريقة فقدانها للكتلة قد تكون العامل الرئيسي لزعزعة الاستقرار في المستقبل البعيد.
هل يمكن للأرض الهروب من موت الشمس؟
تكتسب طريقة فقدان الشمس للكتلة أهمية أيضاً في دراسة أخرى. في أوائل هذا العام، تناول باحثون من جامعة KU Leuven في بلجيكا في دراسة نُشرت في مجلة Astronomy & Astrophysics سيناريو أكثر تفاؤلاً للأرض.
وفقًا لذلك النموذج، مع تراجع كتلة الشمس تدريجيًا، تقل قوتها الجاذبة وقد يُدفع كوكب الأرض تدريجيًا إلى مدار أبعد عن الشمس. في مثل هذه الحالة، قد ينجو الأرض من أن تُبتلع بواسطة الشمس أثناء مرحلة العملاق الأحمر.
لكن الدراسة الجديدة تطرح صورة مختلفة. في هذا السيناريو، قد يكون فقدان كتلة الشمس أكثر مفاجأة وشدة، وهذه التغيّرات قد تكون كافية لزعزعة مدارات الكواكب الخارجية.
لذلك تعود الدراستان أخيرًا إلى سؤال جوهري واحد: كيف ستفقد الشمس كتلتها تحديدًا أثناء شيخوختها؟ إذا كانت هذه العملية بطيئة ومستمرة، فقد تتاح للأرض وللكواكب الأخرى فرصة أكبر للتكيّف مع التغيرات الجاذبية؛ أما إذا فقدت الشمس كتلتها في انفجارات شديدة وغير منتظمة، فقد يتبدد استقرار النظام أسرع بكثير مما كان متوقعًا.
بالطبع هذه النتائج لا تشكل تهديدًا للبشر اليوم. قبل مليارات السنين من تحول الشمس إلى قزم أبيض، سيدخل النجم مرحلة العملاق الأحمر. في هذه المرحلة سيتضخّم الشمس ويصبح أكثر سخونة بدرجة كبيرة، وستصبح ظروف الأرض صالحة للحياة بعيدًا قبل الانهيار النهائي للنظام الشمسي. ومن المحتمل أيضًا أن تُبتلع الأرض بشكل كامل أثناء هذا التحول.