50억 년 후 기다려 맞이하는 태양과 지구의 운명,(3/4)

50억 년 후 기다려 맞이하는 태양과 지구의 운명,(3/4)

-팽창하는 태양으로부터 지구는 도망칠 수 있을까?-

 

 

 

태양계

 

격변하는 지구 환경

 

그러나 비록 태양에 먹히지 않았다고 해도 지구상의 환경조건은 심하게 변할 것이다. 지구의 표면 온도는 수 천도까지 오를 것이다. 그 정도의 고온이 되면 해양은 마르고 대기는 날라 가고 지구표면은 녹은 용암 투성이가 될 것이다.

쾌적하다고는 못할 조건인 것은 확실하다. 하늘 가득 넓혀진 거대한 붉은 태양은 볼만할 것이다. 그러나 거의 확실히 말할 수 있는 것은 그 태양을 보는 자는 아무도 없을 것이라는 것이다. 혹시 우리들의 자손이 절멸하지 않고 살아남았다면(자멸을 어떻게 해서 회피하고 치사적인 병원체나, 환경재해, 생물을 죽음으로 내모는 소혹성, 이성인의 침략, 기타 일어날 수 있는 이것저것 대참사를 넘었다면) 그리고 만일 자손들이 번영하기를 계속한다면 보다 살기 좋은 고향을 찾아서 먼 옛날에 지구를 버리고 있을 것이다.

헬륨으로 된 태양 중심부를 둘러싼 수소원자핵의 층 속에서 계속하여 수소핵융합이 일어남에 따라 새롭게 생성된 헬륨이 중심부에 눈비가 내린다. 그러면 중심부는 다시 압축되어 온도는 점점 올라갈 것이다. 온도가 오르면 중심부를 둘러싼 층에서 일어나는 수소핵융합은 다시 속도를 올려서 그 반응으로 생성된 헬륨이 눈비로 내려서 중심부를 연타하고 중심부의 온도는 다시 오를 것이다.

 

지금부터 약 55억 년 후에는 중심부의 온도는 벌써 헬륨원자핵을 태우는 역치를 넘어서 헬륨핵융합이 일어나서 탄소와 산소가 생성될 것이다. 헬륨핵융합이 태양의 주요한 에너지원이 되면 그 일어나는 일을 긋는 불같은 폭발이 일어난다. 그 후 태양은 수축되어 작아지고 점점 안정된 입자배치가 될 것이다.

그러나 새롭게 얻어진 이 안정성은 오래는 이어지지 않는다. 그로부터 1억년 정도 지나면 무거운 헬륨이 가벼운 수소로 바뀐 것 같이 무거운 탄소와 산소가 가벼운 헬륨으로 바뀌어 태양 중심부를 채워서 헬륨은 외측으로 쫓겨날 것이다. 중심부의 새로운 구성요소가 된 탄소와 산소가 핵융합을 일으키기 위해서는 적어도 6억 도라는 고온이 필요하다. 태양 중심부의 온도는 그보다 훨씬 낮기 때문에 핵융합은 다시 천천히 정지하고 내향으로 작용하는 중력이 우세하게 되어 태양은 내측으로 압축되고 중심부의 온도는 다시 오를 것이다.

 

하나 앞의 사이클에서는 온도가 올랐기 때문에 헬륨이 쌓여 있는 중심부를 둘러싼 수소 층에서 핵융합이 시작된 것이었다. 지금에야 온도는 다시 내리고 탄소나 산소가 쌓인 중심부를 둘러싼 헬륨 층에서 핵융합이 시작된다.

그러나 이때는 탄소와 산소의 핵융합이 시작될 정도의 고온은 결코 도달하지 않을 것이다. 더 큰 항성이라면 중심부에서 탄소와 산소의 핵융합이 시작되어 보다 무겁고 복잡한 원자핵이 만들어질 것인데 태양의 질량은 그 정도로 크지 않기 때문에 온도를 상승시키는 내향의 붕괴의 세력이 모자라서 탄소나 산소를 융합시킬 정도의 고온이 되지 않는다.

그런 이유로 중심부를 둘러싼 헬륨 층에서 핵융합이 일어남에 따라 새롭게 생긴 탄소와 산소가 눈비와 중심부에 내려 중심부가 다시 압축되는 일이 계속된다. 그러나 이윽고 양자적인 프로세스 --<바우리의 배타원리>라 불리고 있는 것--에 의하여 내향의 붕괴가 정지하는 때가 온다.

일본어원문=50億年後に待ち受ける太陽と地球の運命──膨らむ太陽から地球は逃げ切れるか

출처=https://gendai.ismedia.jp/articles/-/91186?page=4