Gibt es Schurkenplaneten im Universum? Alles, was zu "The Wandering Earth 2" noch nicht gesagt wurde, finden Sie hier

Die Erde selbst ist kein fester Fels. 40–70 Kilometer unter der Kruste befindet sich Lava, die in ihrer Struktur ein wenig an ein Ei erinnert. Wenn man mehr als 10.000 Motoren antreiben möchte, um die Erde nur hundert Jahre lang zum „Gehen“ zu bringen, wird der von den Motoren auf die Erde ausgeübte Druck für die Erde unerträglich sein und die Schale des „Eies“ zerbrechen. Wenn der Motor jedoch langsam beschleunigt und allmählich seine maximale Leistung erreicht, verlängert sich die „Wanderungszeit“ der Erde, sie kann sogar Zehntausende von Jahren betragen. Während der „Wanderzeit“ ist es schwierig vorherzusagen, was mit der Erde geschehen wird, was ihr begegnen wird und was die menschliche Zivilisation erleben wird.

Wenn die Sonnenkrise unmittelbar bevorsteht, wie kann die Menschheit überleben? Als einziger bekannter Planet in der Milchstraße, auf dem es Leben gibt, wird die Erde ständig von der Sonne geröstet.

In fünf oder sechs Milliarden Jahren wird die Sonne das Ende ihrer Lebensdauer erreichen und dieses „Rösten“ wird äußerst tödlich sein.

Der kürzlich erschienene Kinofilm „The Wandering Earth 2“ spielt vor dem Hintergrund des bevorstehenden Weltuntergangs. Im Film versuchen die Menschen, mit Hilfe Tausender riesiger Planetentriebwerke, allwissender Quantencomputer und bis in die Wolken ragender Weltraumaufzüge einen Hoffnungsschimmer zu finden.

Wird die Sonne der Erde also tatsächlich irgendwann einen tödlichen Schlag versetzen? Wird die Erde zusammen mit der Sonne sterben? Können Planetentriebwerke die Erde wirklich zum „Wandern“ antreiben? Zu diesem Zweck interviewte der Reporter eine Reihe wissenschaftlicher Berater, Experten und Wissenschaftler von „The Wandering Earth 2“, um die harten wissenschaftlichen Erkenntnisse zu „The Wandering Earth“ zu interpretieren.

Wenn die Sonne untergeht, kann die Erde überleben?

Die Sonnenkrise zeichnet sich ab und die Menschen schließen sich zusammen, um sich der Herausforderung zu stellen ... Das in „The Wandering Earth 2“ gezeichnete Zukunftsbild ist grausam, aber auch inspirierend.

Die Sonne, ein riesiger „Feuerball“ etwa 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, ist der größte Himmelskörper im Sonnensystem. Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren entstand die Sonne durch den Kollaps und die Kondensation eines Nebels unter seiner eigenen Schwerkraft, etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt.

Derzeit befindet sich die Sonne in ihrer Blütezeit, die in der Astronomie als Hauptreihenphase bezeichnet wird. Diese Phase wird etwa 10 Milliarden Jahre dauern. Es bringt Licht und Energie auf die Erde und ist ein unverzichtbarer Faktor für die Entstehung des Lebens. Sonnenflecken, Eruptionen und koronale Massenauswürfe verursachen jedoch häufig Schäden an der menschlichen Produktion und am Leben.

Allerdings altert die Sonne irgendwann, und der Ursprung von „The Wandering Earth 2“ ist die schnelle Ausdehnung und Alterung der Sonne.

In der Milchstraße entwickeln sich über 90 % der Sterne letztendlich zu Weißen Zwergen. Am Ende ihrer Entwicklung werden sie die Planeten in ihren nahegelegenen Umlaufbahnen verschlingen. Als „gewöhnlicher“ Stern ist auch das Endziel der Sonne ein Weißer Zwerg. Bedeutet dies, dass die Planeten um die Sonne, einschließlich der Erde, dazu bestimmt sind, verschluckt zu werden?

„Wenn sich ein Planet relativ nahe an einem Stern befindet, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass er von diesem verschluckt wird“, sagte Gou Lijun, wissenschaftlicher Berater von „The Wandering Earth 2“ und Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, gegenüber Reportern.

Allerdings ist „Verschlucktwerden“ nicht das einzige Schicksal eines Planeten. Die Sonne wird schließlich eine Explosion eines planetarischen Nebels erleben und zu einem weißen Zwerg werden. Es ist möglich, dass es bereits Planeten um Weiße Zwerge gibt.

Mit der Verbesserung menschlicher Beobachtungsmethoden haben Astronomen tatsächlich einige Planeten entdeckt, die um weiße Zwerge kreisen.

Am 16. September 2020 veröffentlichte die international anerkannte Fachzeitschrift Nature einen Artikel, in dem es hieß, ein Team amerikanischer Wissenschaftler habe erstmals Beweise dafür vorgelegt, dass ein Planet von der Größe des Jupiters einen Weißen Zwerg umkreist. Darüber hinaus entdeckten britische Astronomen im Februar 2022, dass sich in der Nähe eines Weißen Zwergs mit der Nummer WD1054-226, 117 Lichtjahre von der Erde entfernt, möglicherweise ein Planet in der „bewohnbaren“ Zone befindet.

Kann die Erde entkommen und der „Sonnenkrise“ entgehen?

Im Jahr 2078 wird die Erde von einer solaren „Helium-Blitz“-Krise betroffen sein, die im Film der Schlüssel zur Entscheidung der Menschen ist, „umherzuwandern“.

Der Heliumblitz ist ein Schlüsselglied in der Entwicklung der Sonne und zugleich der Moment von Leben und Tod, in dem die Erde von der Sonne „geröstet“ wird.

„Die Sonne leuchtet, weil in ihrem Kern Kernreaktionen stattfinden, bei denen Wasserstoff zu Helium verschmilzt. Dieser Prozess verbraucht nach und nach Wasserstoff, was zum Kollaps des Sonnenkerns führt. Gleichzeitig dehnt sich die Hülle außerhalb des Sonnenkerns unter hohem Druck aus“, erklärte Chen Pengfei, Professor an der Fakultät für Astronomie und Weltraumwissenschaften der Universität Nanjing, gegenüber Reportern. Während der Sonnenkern, der hauptsächlich aus Helium besteht, allmählich schrumpft, steigt seine Temperatur immer weiter an. Wenn die Temperatur etwa 100 Millionen Grad Celsius erreicht, wird Helium gezündet und eine große Menge Helium wird die Fusionsreaktion innerhalb weniger Minuten abschließen. Die dabei freigesetzte Energie ist enorm und das emittierte Licht wird plötzlich um etwa das 50-fache zunehmen. Dieser Vorgang wird als Heliumblitz bezeichnet.

Nachdem sich die Sonne in mehr als fünf Milliarden Jahren zu einem Roten Riesen entwickelt hat, könnte ihre Oberflächentemperatur von den gegenwärtigen 5.700 Grad Celsius auf etwa 3.000 Grad Celsius sinken. Bis dahin wird der Wasserstoff im Kern der Sonne vollständig verbraucht sein. Liang Wenjie, wissenschaftlicher Berater von The Wandering Earth 2 und Forscher am Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte: „Heliumblitze treten normalerweise am Ende der Evolution Roter Riesen auf. Während des Roten Riesenstadiums hat sich die Sonne bis in die Umlaufbahn der Erde ausgedehnt und die Oberflächentemperatur erreicht etwa 3.000 Grad Celsius, während die Schmelztemperatur des Erdgesteins unter 2.000 Grad Celsius liegt. Daher wird die Erde schmelzen, egal ob es sich um die Temperaturänderung im Roten Riesenstadium oder den plötzlichen Ausbruch eines Heliumblitzes handelt.“

Wenn die Überlebenskrise der Erde in mehr als 5 Milliarden Jahren unvermeidlich ist, ist es dann möglich, den Rand der Sonne während ihrer „Expansionsperiode“ im Voraus zu vermeiden, ihre Umlaufbahn zu ändern und einen anderen Ort zu finden und dann zur ursprünglichen Umlaufbahn der Erde zurückzukehren, nachdem der Heliumblitz und andere Krisen gelöst sind?

Liang Wenjie glaubt, dass selbst wenn die Erde nach der Lösung der Sonnenkrise in ihre ursprüngliche Umlaufbahn zurückkehrt, dies für die Erde möglicherweise keine große Bedeutung hat, „weil die Sonne bis dahin in ihre Alterungsphase eingetreten ist und die von ihr abgegebene Wärme nicht ausreichen dürfte, um Leben auf der Erde aufrechtzuerhalten. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sind in unserem Sonnensystem allesamt Eisplaneten, da sie weit von der Sonne entfernt sind und auf ihnen Temperaturen von minus 100 bis 200 Grad Celsius herrschen. Wenn die Erde dennoch zur Sonne zurückkehren will, um Energie zu gewinnen, muss sie ihre Umlaufbahn ständig korrigieren und sich der Sonne nähern, aber irgendwann wird der ‚große Feuerball‘ der Sonne trotzdem ‚erlöschen‘.“

„Auch wenn es möglich wäre, vorübergehend von zu Hause wegzulaufen und dann wieder zurückzukehren, müsste die Erde beschleunigen, um ihre ursprüngliche Umlaufbahn zu verlassen, und dann wieder abbremsen. Die Geschwindigkeitsanpassung wird sehr lange dauern und enorme Energiemengen auf der Erde verbrauchen. Es ist ein gewaltiges Projekt. Darüber hinaus birgt die Rückkehr zur aktuellen Erdumlaufbahn und die Annäherung an die Sonne Risiken“, sagte Liang Wenjie.

Wenn wir die Sonne aufgeben und nach anderen Sternen suchen, stehen wir vor größeren Herausforderungen. Gou Lijun glaubt, dass die Erde sich an eine neue Planetenumlaufbahn „anpassen“ muss, wenn sie einen neuen kosmischen „Lebensraum“ und einen neuen Stern für ihre Umlaufbahn auswählt. Dann müssen Geschwindigkeit, Richtung, Energie usw. beim Eintritt in die Umlaufbahn genau gemessen werden. Mit der vorhandenen menschlichen Technologie wird es schwierig sein, den Eintritt planetarischer Körper in die Umlaufbahn kurzfristig zu erreichen.

Wäre die Kernfusion eine bessere „wandernde“ Lösung?

Im Film versuchen die Menschen mit Hilfe des Mountain Moving Project, des Ark Project, des Moon Chasing Project und des Digital Life Project einen Weg zu finden, um am Tag des Jüngsten Gerichts zu überleben. Schließlich werden Zehntausende riesiger Planetentriebwerke zur Hoffnung, die Erde auf ihrer „Wanderreise“ voranzubringen.

Liang Wenjie gab Ratschläge zu Planetenmotoren, Mondmotoren, den physikalischen Auswirkungen des Mond-für-Mond-Plans und der Art und Weise, wie der Mond explodiert. Er sagte: „Aus künstlerischer Sicht ist die Art und Weise, wie die Erde im Film ‚wandert‘, eine großartige Vorstellung, die jedoch auf dem derzeitigen wissenschaftlichen Niveau schwer umzusetzen ist.“

Liang Wenjie erklärte: „Die Erde selbst besteht nicht aus massivem Gestein. 40 bis 70 Kilometer unter der Erdkruste befindet sich geschmolzenes Gestein, das in seiner Struktur ein wenig an ein Ei erinnert. Wenn man mehr als 10.000 Motoren antreiben möchte, um die Erde nur hundert Jahre lang zum ‚Gehen‘ zu bringen, kann die Erde dem Druck, den die Motoren auf die Erde ausüben, nicht standhalten und die Schale des ‚Eies‘ zerbrechen. Wenn die Motoren langsam beschleunigen und allmählich ihre maximale Leistung erreichen, wird die ‚Wanderungszeit‘ der Erde länger sein, sogar Zehntausende von Jahren. Was während dieser ‚Wanderung‘ mit der Erde geschehen wird, was mit ihr geschehen wird und was die menschliche Zivilisation erleben wird, ist schwer vorherzusagen.“

„Doch wenn wir die Methode der Energieversorgung betrachten, ist die kontrollierte Kernfusion eine zukunftsträchtige Entwicklung, auch wenn sie noch mit großen technischen Herausforderungen verbunden ist.“ Liang Wenjie führte ein, dass die Kernfusion ein Prozess ist, bei dem zwei Atomkerne unter Hochtemperaturbedingungen miteinander kollidieren und sich schließlich zu einem neuen Atomkern verbinden, wobei enorme Energiemengen freigesetzt werden können. Der Schlüssel liegt darin, die durch Kernfusion erzeugte Energie über einen langen Zeitraum stabil und kontinuierlich abzugeben. Um dies zu erreichen, müssen viele technische Schwierigkeiten überwunden werden.

Doch selbst wenn die Kernfusion mit Wasserstoff irgendwann gelingt und der Menschheit große Mengen Energie liefern könnte, sind die wichtigen Rohstoffe für die Kernfusion, Deuterium und Tritium, im Meerwasser der Erde nur in geringen Mengen vorhanden. Auch die Reserven an Helium-3, einem Rohstoff für die Kernfusion, sind äußerst knapp. Daher reicht die Energie der Kernfusion angesichts der Gesamtmenge an Ressourcen, die der Menschheit derzeit zur Verfügung stehen, immer noch nicht aus, um die Erde aus dem Sonnensystem zu katapultieren.

Ist es also möglich, wie in „The Wandering Earth 2“ Steine ​​zu „verbrennen“ und durch schwere Kernfusion Energie zu gewinnen? Liang Wenjie sagte, dass sich schwere Kernfusion auf die Verwendung relativ schwerer Elemente wie Silizium und Sauerstoff als Fusionsmaterialien zur Gewinnung von Kernenergie bezieht. Im Vergleich zur leichten Kernfusion mit Deuterium, Tritium und Helium-3 als Rohstoffen ist die Effizienz der schweren Kernfusion bei der Gewinnung von Fusionsenergie sehr gering. Obwohl Silizium und Sauerstoff einen großen Anteil der Erdkruste ausmachen, sind höhere Temperaturen und stärkerer Druck erforderlich, um die enorme elektrostatische Abstoßung zwischen den Kernen schwerer Elemente zu überwinden und sie zu Kernfusionsreaktionen zu bewegen. Möglicherweise muss die Reaktionstemperatur sogar Milliarden Grad Celsius erreichen, was eine enorme Herausforderung für die derzeitigen technologischen Möglichkeiten der Menschheit darstellt.

Gibt es Schurkenplaneten im Universum?

Wenn die Erde eines Tages eine „Wanderreise“ antreten muss, wird sie dann im weiten Universum auf Himmelskörper mit demselben Leiden treffen können?

Gou Lijun, wissenschaftlicher Berater von „The Wandering Earth 2“ und Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, stellte vor, dass es im Universum eine Art von Planeten gibt, die keinen Stern umkreisen, nämlich wandernde Planeten. Bislang hat der Mensch etwa 100 Schurkenplaneten entdeckt. Die größeren sind etwa zehnmal so groß wie Jupiter und die kleineren liegen nahe der Erde.

„Nach unserem derzeitigen Verständnis gibt es zwei mögliche Wege, wie Schurkenplaneten entstehen: Entweder gibt es bei ihrer Entstehung nur Planeten selbst. Die andere Möglichkeit ist, dass der Planet aus dem Sternensystem ‚ausgestoßen‘ wird.“ Gou Lijun gab ein Beispiel. Befindet sich ein größerer Stern in der Nähe des Sonnensystems, ist es möglich, dass der äußerste Planet des Sonnensystems unter dem Einfluss der Schwerkraft von seiner ursprünglichen Umlaufbahn abweicht und schließlich das Sonnensystem verlässt.

Liang Wenjie, wissenschaftlicher Berater von „The Wandering Earth 2“ und Forscher am Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, stellte eine weitere Hypothese auf: Große Sterne würden am Ende ihrer Entwicklung eine gewaltige Explosion, nämlich eine Supernova-Explosion, erleben und dabei große Mengen interstellarer Materie ausstoßen. „Die Planeten in der Nähe des Sterns könnten zu diesem Zeitpunkt aus ihren ursprünglichen Umlaufbahnen geworfen werden und zu Schurkenplaneten werden.“

In den letzten Jahren wurden mit der Verbesserung der Beobachtungstechnologie immer wieder Schurkenplaneten von Menschen entdeckt. Im August 2018 bestätigten amerikanische Wissenschaftler, dass ein Planet mit einer etwa zwölffachen Masse des Jupiters etwa 20 Lichtjahre von der Erde entfernt allein umherirrte und an keinen Stern gebunden war. Es war der erste wandernde Planet, der mit einem Radioteleskop entdeckt wurde.

Im Jahr 2020 schrieben amerikanische und polnische Astronomen in den Astrophysical Journal Letters, dass sie mit Hilfe der Mikrolinsenwirkung möglicherweise den kleinsten bisher bekannten Schurkenplaneten entdeckt hätten, dessen „Gewicht“ etwa 10 % des Erdgewichts betrage.

Schurkenplaneten strahlen kein Licht aus und sind daher schwer zu entdecken. Ihre Entdeckung erfolgt oft durch Zufall, sodass die Zeitspanne, in der sie vom Detektor bemerkt werden, sehr kurz ist. Dies führt auch zu der derzeit begrenzten Forschung zu Schurkenplaneten. Gou Lijun sagte, dass es auf Grundlage des aktuellen Stands der menschlichen Technologie unmöglich sei, festzustellen, ob es auf abtrünnigen Planeten Leben gebe.

Liang Wenjie analysierte, dass für die Existenz von Leben nicht nur die Elemente erforderlich sind, aus denen Leben besteht, wie etwa Aminosäuren, Kohlenstoff, Wasserstoff und andere Substanzen, sondern auch eine geeignete Temperatur. „Im Laufe der Evolution des Universums gelangt manchmal organische Materie auf Himmelskörper. Damit organische Materie überleben kann, ist eine entsprechende Temperatur erforderlich. Wandernde Planeten erzeugen keine Wärme und haben keine Sterne, die sie mit Wärme versorgen. Daher kühlen sie weiter ab, bis sie die niedrigste Temperatur im Universum erreichen. Derart niedrige Temperaturen erschweren die Entstehung von Leben“, sagte Liang Wenjie.

Quelle: Science and Technology Daily, APP „Cloud Science Popularization“ der Inner Mongolia Association for Science and Technology

Herausgeber: Qiao Yuxin

Rezensent: Naren Na Zhao Lewen