大约50亿年后,太阳将膨胀成红巨星,吞噬地球和月亮
大约50亿年后,地球将彻底毁灭,届时你连“灰”都没了,这不是科幻小说里的危言耸听,也不是吓唬你的末日预言,这是宇宙演化的必然结果。
我们习惯了太阳每天照常升起,习惯了它的温暖与稳定,但正如世间万物,这颗给予我们生命的恒星也终将迎来生命的尽头,而它的谢幕,绝不是悄无声息的熄灭,而将是一场席卷整个内太阳系的史诗级灾难。
太阳的能量来自其核心持续进行的核聚变反应,主要是将氢原子核聚变成氦原子核。这个过程释放出的巨大能量形成了向外的辐射压力,它与向内的引力保持着微妙的平衡,正是这种平衡让太阳维持了 46 亿年的稳定。
然而聚变反应并非取之不尽。太阳的质量是有限的,它每秒要将大约 6 亿吨的氢转化为氦,随着核心的氢燃料持续消耗,氦的灰烬不断累积,太阳的命运便被不可逆转地写定。
根据预测,在大约 10 亿年后,由于核心氦灰烬的堆积,核心密度增加,聚变区域会向外扩展,导致氢燃料的燃烧效率反而会加速,这种加速的结果就是太阳光度将稳步增加,预计每 10 亿
年增加约 10%,这看起来似乎微不足道,但在脆弱的地球生态系统面前,却足以引发连锁反应。
届时地球将遭受大幅增加的太阳辐射,引发一场灾难性的失控温室效应,这与当年金星经历的过程如出一辙。
首先是地表温度升高,空气中的水分开始蒸发,大气层中的水蒸气含量急剧增加,水蒸气本身是一种强效温室气体,它会进一步捕获热量,导致地表温度更高,更多的水蒸发,形成恶性循环,随着温度的进一步上升,地球岩石中的碳酸盐将被分解,释放出大量的二氧化碳,进一步加剧温室效应。
最终所有的海洋、湖泊、河流将彻底蒸发,地球大气层变得浓厚、湿热,地表温度将攀升至数百甚至上千摄氏度,陷入类似于金星的高温高压的极端炼狱。
所有生命无论多么顽强,都将无法在地表生存,到那时人类文明要么彻底灭亡,要么被迫做出最后的选择:躲进“地下城”,利用地热能和先进的生命维持系统生存,亦或是移居火星或更远的星球,将文明的火种播撒向外太阳系。
在接下来的 10 亿到 50 亿年间,太阳将步入其“中老年”阶段,从此踏上不可逆转的膨胀之路,当太阳的核心燃料,也就是氢原子核,最终消耗殆尽时,恒星的平衡状态彻底被打破。
核心的氢燃料消失后,氦核失去热压力支撑,在自身引力的作用下开始剧烈收缩,收缩使得核心温度急剧上升,同时残余的氢在外壳被压缩,形成了“氢壳层”,开始进行更高效的氢核聚变,氢壳层燃烧产生的巨大能量将太阳的外层大气向外推,导致太阳的体积开始迅速膨胀。它的颜色也会因为外层温度的降低而变得通红,正式成为一颗红巨星。
当核心温度达到约一亿度的临界点时,核心的氦原子核将被点燃,瞬间发生爆炸性的核聚变,这个过程被称为氦闪,此后太阳进入相对稳定的氦核燃烧阶段。
当太阳进入红巨星阶段后,其半径将以前所未有的速度扩张,理论预测,膨胀的太阳至少会吞没水星和金星轨道,然而最关键的悬念是:膨胀的太阳半径能否延伸至一个天文单位,也就是地球的轨道?
传统模型认为,太阳最终的半径将达到约 1.2AU,这意味着地球将毫无悬念地被直接吞噬,然而更精细的计算加入了质量损失的因素,当太阳膨胀成红巨星时,其外层大气非常稀薄,会以强烈的恒星风形式被吹散到太空中。太阳的质量会因此减少约 30%。
质量减少会导致太阳对行星的引力减弱,根据角动量守恒,地球的轨道将因此向外扩张,如果地球的轨道扩张速度快于太阳的膨胀速度,地球将幸免于被直接吞噬的命运,但即便如此,地球也将被锁定在红巨星的炙热大气层内,其表面温度依然会高达数千摄氏度。大气层会被剥离,岩石将被熔化。
无论结果是“被吞噬”还是“被烤焦
”,地球上的所有分子结构都将被打散,彻底化为等离子体,宣告生命的终结,也就是说如果人类文明仍在延续,必须在这一阶段到来之前逃离地球,否则将和地球一起葬身火海。
在红巨星阶段持续约 10 亿年左右后,太阳核心的氦燃料也将消耗殆尽,但由于太阳的质量不足以产生点燃碳原子核所需要的更高温度,新的聚变反应将无法开始,约60亿年后,不稳定的太阳将开始以剧烈的脉冲形式,将剩余的外层气体抛射到太空中,这些抛射出的气体将形成一个不断膨胀、壮丽绝伦的气体外壳:行星状星云。
虽然名为“星云”,但这只是恒星死亡过程中的一个短暂阶段,在星云的中心,留下的将是太阳的核心残骸,核心残骸在自身引力下收缩到极致,成为一颗体积与地球相仿,但密度极高的天体:白矮星。
白矮星的温度极高,高达 10 万摄氏度,它发出的强烈紫外线辐射将照亮周围抛出的气体,形成绚烂的行星状星云,残存的行星,如火星、木星等,将受到白矮星辐射的强烈冲击。
白矮星不再进行任何核聚变,它的光芒来自储存的热能,它会随着时间的推移,慢慢冷却、变暗。在数十亿年乃至上万亿年的漫长时光中,白矮星最终将冷却成一颗黑暗、冰冷的黑矮星,到那时,无论是被烤焦的地球碎片,还是幸存下来的外围行星,都将陷入永恒的冰封与黑暗。
而人类能做的就是在太阳熄灭之前,将文明的火种传递出去,这才是我们作为宇宙中唯一的智慧生命所肩负的最终责任。
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