The Wandering Earth'teki gibi Dünya yörüngesinden itilebilir mi? Bilim karnesi

5 Şubat 2019'da, Çin'de Ay Yeni Yılı'nın ilk gününde vizyona giren The Wandering Earth, Liu Cixin'in 2000 yılında yayımlanan aynı adlı öyküsünden uyarlandı. Frant Gwo'nun yönettiği film, Box Office Mojo verilerine göre dünya genelinde yaklaşık 700 milyon dolar hasılat yaptı. 2023'te, olayların öncesini anlatan The Wandering Earth II geldi. Asia Times'ın haberine göre yönetmen çekimlerden önce Çin Bilimler Akademisi'nden dört bilim insanına danışmıştı. Peki filmin temel fikri, yani Dünya'yı bir uzay gemisi gibi sürmek, fizikle ne kadar bağdaşıyor?

Film ne gösteriyor?

Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevi'nden (NAOC) astrofizikçi Gou Lijun'un film üzerine yazdığı değerlendirmede özetlediği çerçeve şöyle: Bilim insanları Güneş'in yüz yıl içinde genişleyip Dünya'yı yutacağını fark eder. İnsanlık, gezegenin yüzeyine 10.000 dev motor kurar, önce Dünya'nın dönüşünü durdurur, ardından gezegeni yörüngesinden iterek yaklaşık 4,2 ışık yılı uzaklıktaki Proxima Centauri'ye götürmeye karar verir. Netflix'in duyurusuna göre yolculuk 2.500 yıl sürecektir. Yolda hız kazanmak için Jüpiter'in kütleçekiminden yararlanılır; ama motorlarda çıkan arıza yüzünden Dünya, Jüpiter'e doğru sürüklenmeye başlar ve gezegeni parçalayabilecek sınırın eşiğine gelir. Felaketin adı filmde "helyum parlaması"dır.

Gerçek bilim: Güneş'in takvimi

NASA'ya göre Güneş yaklaşık 4,5 milyar yaşında ve beyaz cüceye dönüşmeden önce yaklaşık 5 milyar yıl daha yaşayacak. Hidrojeni tükenince kırmızı deve dönüşecek, Merkür'ü ve Venüs'ü, belki Dünya'yı da yutacak. Schröder ve Smith'in 2008'de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'de yayımlanan hesabına göre Güneş bu evrede kütle kaybetse de Dünya yutulmaktan kurtulamayacak.

Helyum parlaması gerçek bir olay, ama filmdeki gibi değil. Güneş kütlesindeki yıldızlarda kırmızı dev evresinin sonunda, sıkışmış helyum çekirdekte helyum aniden tutuşur. Çekirdekteki madde öyle yoğundur ki ısınınca genleşip soğuyamaz ve tepkime kısa süreliğine denetimden çıkar. Toledo Üniversitesi'nin ders notlarına göre bu sırada üretilen güç yıldızın normal çıkışının yaklaşık 10¹¹ katına ulaşır, ancak enerji yıldızın dış katmanlarında emilir; dışarıdan bir patlama gibi görünmez. Ohio Devlet Üniversitesi'nden Richard Pogge'un hesabına göre bu an Güneş'in yaklaşık 12,2 milyar yaşında, yani bugünden 7,7 milyar yıl kadar sonra gelecek. Film iki noktada yanılıyor: Olay yüz yıl içinde değil milyarlarca yıl sonra, kırmızı dev evresinden önce değil sonra yaşanacak. Gou Lijun'un Tsinghua Üniversitesi'ndeki 2019 tarihli halka açık dersinde de helyum parlaması filmin bilim hataları arasında sayıldı. Liu Cixin de Asia Times'a Güneş'imizin hâlâ hayatının en verimli döneminde olduğunu söylemişti.

Dünya'yı asıl bekleyen sorun daha erken ve daha sessiz: Güneş yavaş yavaş parlaklaşıyor. Pogge'un rakamlarına göre Güneş yaklaşık 1,1 milyar yıl sonra bugünkünden yüzde 10, 3,5 milyar yıl sonra yüzde 40 daha parlak olacak ve okyanuslar buharlaşacak.

Dünya'yı itmek için ne kadar enerji gerekir?

NASA'nın verilerine göre Dünya'nın kütlesi 5,97×10²⁴ kilogram ve Güneş çevresinde saniyede ortalama 29,8 kilometre hızla dolanıyor. Bu uzaklıkta Güneş'in çekiminden kurtulmak için gereken hız saniyede yaklaşık 42,1 kilometre. Basit bir hesap, Dünya'yı Güneş Sistemi'nden çıkarmak için yaklaşık 2,65×10³³ jul ek enerji gerektiğini gösteriyor. İnsanlığın bugün bir yılda tükettiği enerji Energy Institute'un 2026 raporuna göre yaklaşık 6×10²⁰ jul. Yani bu iş, bugünkü tüketimle 4 trilyon yılı aşkın sürede harcanan enerjiye eşit; bu süre evrenin yaşının yaklaşık 300 katı. Güneş'in bütün ışınımı bile bu enerjiyi ancak 80 günde üretiyor.

Üstelik kaçmak yetmiyor. Filmdeki 2.500 yıllık takvime uymak için Dünya'nın ortalama saniyede yaklaşık 500 kilometre hızla yol alması gerekir. Bu hızın hareket enerjisi yaklaşık 7,6×10³⁵ jul, yani yalnız kaçış enerjisinin 290 katı civarında; varışta yavaşlamak için de bir o kadar daha gerekir. Gou Lijun'un "kaba hesaplar hayır diyor" yorumu bu rakamlardan geliyor.

Jüpiter ve Roche sınırı

Roche sınırı, bir cismin kendi kütleçekimiyle bir arada durabildiği, büyük bir gezegene en yakın uzaklıktır. Daha içeride gezegenin gelgit kuvveti cismi parçalar. NASA'nın Jüpiter ve Dünya verileriyle hesaplandığında, katı ve sağlam bir Dünya için bu sınır Jüpiter'in merkezinden yaklaşık 55.000 kilometre çıkıyor. Bu, Jüpiter'in 69.911 kilometrelik yarıçapının içinde kalıyor; yani böyle bir cisim parçalanmadan önce gezegene çarpardı. Sıvı gibi davranan bir cisim için sınır yaklaşık 106.000 kilometreye, bulut tepelerinin 36.000 kilometre kadar üstüne çıkıyor. Gerçek bir gezegen bu iki uç arasında bir yerde durur.

Bu tehlike kurgu değil. NASA'ya göre Shoemaker-Levy 9 kuyruklu yıldızı Temmuz 1992'de Jüpiter'in Roche sınırının içinden geçerken gelgit kuvvetiyle 20'yi aşkın parçaya bölündü ve parçalar 16-22 Temmuz 1994'te gezegene çarptı. Ancak çekirdeği yalnızca 1,5-2 kilometre çapındaydı. Tsinghua'daki derste Jüpiter'in Roche sınırı da filmin hatalı sahneleri arasında sayıldı.

Bilim insanlarının daha yavaş planı

Dünya'nın yörüngesini değiştirme fikri hakemli dergilerde de tartışıldı. Korycansky, Laughlin ve Adams 2001'de Astrophysics and Space Science'ta, motor yerine kütleçekim yardımı öneren bir yöntem yayımladı: Yaklaşık 10¹⁹ kilogramlık bir asteroit ya da Kuiper Kuşağı cismi, hem Dünya'nın hem Jüpiter'in yakınından geçecek biçimde yönlendirilir ve her geçişte Jüpiter'in yörünge enerjisinin bir kısmı Dünya'ya aktarılır. Makaleye göre yaklaşık 6.000 yılda bir geçişle, toplam bir milyon kadar geçişte Dünya Güneş'ten 1,5 astronomik birim uzaklığa taşınabilir ve gezegenin yaşanabilir ömrü milyarlarca yıl uzayabilir. Yazarlar bedeli de saklamıyor: Ay büyük olasılıkla Dünya'nın yörüngesinden kopar ve böyle bir cismin tek bir hatalı çarpması biyosferi yok eder.

Proxima Centauri ve güneşsiz Dünya

Filmin hedefi gerçek bir sistem. ESO'nun 2016 duyurusuna göre Proxima Centauri'nin çevresinde, kütlesi en az 1,3 Dünya kütlesi olan ve 11 günde bir dolanan Proxima b gezegeni yaşanabilir bölgede bulunuyor. Ancak yıldız, Güneş'ten çok daha şiddetli morötesi ve X-ışını patlamaları üretiyor; Gou Lijun da bu yüzden Proxima'nın en iyi seçim olmadığını yazıyor.

Yolculuk boyunca Güneş'ten uzaklaşan bir Dünya'yı ise dondurucu bir gelecek bekler. Dünya'nın iç ısısı yüzeyden yaklaşık 47 teravat olarak ölçülüyor; Güneş'ten gelen enerji bunun yaklaşık 3.700 katı. Chicago Üniversitesi'nden Dorian Abbot ve Eric Switzer'in hesabına göre güneşsiz bir Dünya'nın yüzeyi yalnız iç ısıyla yaklaşık 35 kelvine, yani eksi 238 dereceye kadar soğur. Filmdeki yer altı şehirleri bu yüzden kurgunun en akla yatkın parçası.

Karne

• Güneş'in Dünya'yı yutacağı: Doğru, ama yaklaşık 5 milyar yıl sonra; yüz yıl içinde değil.
• Helyum parlaması: Gerçek bir olay, ama kırmızı dev evresinin sonunda yaşanır ve dışarıdan patlama gibi görünmez.
• 10.000 motorla Dünya'yı itmek: Gereken enerji insanlığın trilyonlarca yıllık tüketimine denk; bugünkü fizikle olanaksız.
• Jüpiter'den kütleçekim yardımı: Fikir doğru; uzay araçları bunu sık kullanıyor ve hakemli bir çalışma Dünya için de önerdi.
• Roche sınırı tehlikesi: Gerçek; Shoemaker-Levy 9 bunun canlı örneği.
• Yer altında yaşam: Güneşsiz yüzeyin donacağı doğru; yer altına inmek mantıklı.

The Wandering Earth, ölçeği fiziğin sınırlarını çok aşan bir kurtuluş planı anlatıyor; ama Roche sınırı, kütleçekim yardımı ve güneşsiz bir gezegenin soğuğu gibi gerçek kavramları geniş bir izleyiciye taşıdı. Güneş'in yok olması fikrini merak edenler Güneş aniden yok olsa ne olur? yazımıza da göz atabilir.