Het klinkt als sciencefiction: een gigantisch zonnescherm voor de aarde, fusiereactoren diep in de atmosfeer van Jupiter en antimaterie om de aardkern warm te houden. Toch is dit het onderwerp van een nieuwe studie. Daarin wordt verkend hoe een verre toekomstige beschaving de aarde nog miljarden jaren bewoonbaar kan houden, ook nadat de zon is veranderd in een rode reus.
Een letterlijk en figuurlijk duister scenario: over ongeveer een miljard jaar raakt de zon langzaam door haar brandstof heen. Ze zwelt dan op tot een rode reus, waarbij de oceanen en de atmosfeer van de aarde verdwijnen. De kans is groot dat onze planeet dan door de uitdijende zon wordt opgeslokt. Daarna blijft een zwakke witte dwerg over en verdwijnt vrijwel alle warmte en licht uit het hele zonnestelsel. Nog veel later, over ongeveer honderd biljoen jaar, stopt ook de vorming van nieuwe sterren in de Melkweg en wordt het heelal donker.
Dat klinkt als een onvermijdelijk einde voor het leven op aarde. Toch is er een alternatief: niet vertrekken naar een ander sterrenstelsel, maar het zonnestelsel aanpassen zodat de aarde bewoonbaar blijft. Natuurkundige Gabriel Harry komt met een theoretische verkenning die voldoet aan alle fysische wetten, al is de benodigde technologie nog lang niet beschikbaar. Zie het als een speculatief, natuurkundig onderbouwd toekomstscenario.
Een zonnescherm voor een rode reus
De eerste uitdaging is de uitdijende zon. Een gigantisch zonnescherm bij Lagrangepunt 1 – het zwaartekrachtevenwicht tussen de zon en de aarde – kan het felle licht van de rode reus tegenhouden. Zo’n scherm zou normaal gesproken een enorm deel van de hemel moeten afdekken.
Daarom is een andere opstelling bedacht. Door een gewicht bij Lagrangepunt 1 te plaatsen, daaraan een kabel van twee miljoen kilometer te bevestigen en het zonnescherm dichter bij de aarde te positioneren, net buiten de baan van de maan, wordt de benodigde oppervlakte veel kleiner. Voor de kabel zou ongeveer 40 procent van de dwergplaneet Ceres kunnen worden gebruikt. Het zonnescherm zelf moet van aluminium worden gemaakt, afkomstig uit ongeveer 0,01 procent van de maan, met een straal van 350.000 kilometer.
Kunstmatige zon uit Jupiter
Zodra het zonlicht wordt tegengehouden, is een nieuwe energiebron nodig. Die zou uit de gasreuzen kunnen komen. Jupiter en de andere reuzenplaneten bestaan grotendeels uit waterstof en helium, precies de brandstoffen die nodig zijn voor kernfusie. Samen bevatten ze genoeg fusiebrandstof om de aarde nog 9,1 biljard jaar van energie te voorzien.
Het idee is om op ongeveer 6500 kilometer diepte in de atmosfeer van Jupiter zwevende fusiereactoren te laten werken. Die gebruiken waterstof en helium-4 als brandstof. De opgewekte energie wordt vervolgens doorgestuurd naar Jupiters Lagrangepunt 1 en vandaar met een laser van 15 kilometer breed via een relais naar de aarde gezonden. Zo vervangt kunstmatig licht het afgeschermde zonlicht.
De aarde uit de gevarenzone duwen
Zelfs met een zonnescherm blijft de aarde gevaar lopen als de zon uitzet. De planeet moet daarom geleidelijk verder van de zon af bewegen. Een mogelijkheid is om een planetoïde een miljoen keer dicht langs de aarde te laten vliegen. Via het zwaartekrachtslingereffect wordt telkens een klein beetje energie overgedragen, waardoor de aardbaan langzaam groter wordt. Omdat zo’n aanpak risico’s met zich meebrengt, hebben onderzoekers een veiliger alternatief bedacht.
Daarvoor wordt zuurstof gewonnen uit de atmosfeer van Jupiter en als deeltjesbundel vlak langs de aarde gestuurd. De totale massa van die bundel is vergelijkbaar met de helft van de waterafvoer van de Amazone. Door de bundel voortdurend langs de aarde te laten scheren ontstaat hetzelfde zwaartekrachteffect. Mocht de bundel per ongeluk de aarde raken, dan levert dat geen grote problemen op: zuurstof is milieuvriendelijk en de energie waarmee de deeltjes de atmosfeer bereiken is vergelijkbaar met die van een onweersbui.
Leestip: Grootste zonsverduistering in decennia: bijna 90 procent van de zon verdwijnt op 12 augustus
De aardkern warm houden
Na verloop van tijd komt ook de platentektoniek tot stilstand. Daarmee verdwijnen processen die bergen vormen en voedingsstoffen blijven rondpompen.
Om de aardkern warm te houden, moeten we daarom antimaterie gaan produceren die we in een speciale container opslaan. Die wordt samen met gesmolten ijzer via een opening in de aardkorst naar beneden gebracht. Het ijzer bereikt na ongeveer twee weken de aardkern. Op dat moment raakt de container zonder energie, waardoor de antimaterie met gewone materie reageert en warmte afgeeft aan het binnenste van de aarde.
Hiervoor zou dagelijks twee kilo antimaterie nodig zijn. Bij een energie-efficiëntie van tien procent is daarvoor een hoeveelheid zonne-energie nodig die overeenkomt met het totale oppervlak aan zonnepanelen van India.
Ook het zonnestelsel kan uitwijken
Op de zeer lange termijn vormen botsingen in de Melkweg een extra risico. Dat geldt vooral tijdens de samensmelting van de Melkweg en het Andromedastelsel, over ongeveer 4,5 miljard jaar.
Met een lanceerinstallatie bij Jupiters Lagrangepunt 1 kan een waterstofbundel net boven of onder de polen van de zon worden afgevuurd. Ook hier zorgt het zwaartekrachtslingereffect ervoor dat het complete zonnestelsel geleidelijk uit de baan van een toekomstige botsing wordt verplaatst.
Blijven is aantrekkelijker dan vertrekken
Interstellaire reizen zijn buitengewoon ingewikkeld en vragen veel meer energie dan het bouwen van deze beschermingsmaatregelen. Bovendien kunnen we bestaande infrastructuur voor ruimtewinning direct inzetten, terwijl een nieuwe planeet eerst eeuwenlange voorbereiding vereist voordat die bewoonbaar is.
Nog een argument is dat verspreiding over de Melkweg uiteindelijk leidt tot volledig van elkaar losgeraakte beschavingen. Door binnen één zonnestelsel te blijven, blijft de samenleving bijeen.
Met deze reeks ingrepen kan de aarde nog ongeveer 9,1 biljard jaar geologisch actief blijven en beschikken over seizoenen, dagen en sterrennachten. Wanneer over honderd biljoen jaar de laatste natuurlijke sterren doven, blijft de kunstmatige zonsopkomst doorgaan. Er zou dan nog altijd ongeveer 9,0 miljoen miljard jaar aan kunstmatig zonlicht beschikbaar zijn.
Maar nogmaals: het betreft een verkenning, alle genoemde technologie is nog lang niet beschikbaar en de vraag is of dat ooit wel zo zal zijn. De studie is wel goedgekeurd voor publicatie in de Journal of the British Interplanetary Society.
Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: !