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太阳留给人类的时间还有多少?

2020-12-316
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距今46亿年前,在太阳星云的中心,大量的氢、氦气体云通过引力结合在一起,形成了太阳。在强大引力的挤压下,太阳核心有足够的压力和温度来进行氢核聚变,产生能量,所以太阳自身可以不断发光发热。

在太阳形成大约6000万年后,地球从太阳星云的残余物中形成。再过几亿年,地球经过持续冷却之后,出现了由液态水组成的海洋。在海洋中,意外地进化出了生命。

太阳对于地球生命是至关重要的,没有太阳源源不断的热量,地球无法让表面的水保持液态,这样生命也就没有诞生的条件。虽然地球核心的温度高至5500 ℃,不断向外释放热量,但单靠这种热量,无法温暖地表。

另一方面,24亿年前,地球上出现了蓝藻细菌开始,它们能够吸收太阳能,进行光合作用,并释放出氧气。自那之后,地球上的大部分生命都需要氧气,所以间接依赖于太阳。只有极少数生活在海底热泉附近的嗜极微生物不需要太阳能,它们依赖于化学反应产生的能量。

过去46亿年来,太阳一直滋养着地球万物。但任何事物都会走向终结,太阳也不例外。那么,太阳还能继续“燃烧”多久呢?留给人类的时间还有多少呢?

太阳本身处于一种动态平衡的状态,一方面太阳自身的重力使其不断向中心坍缩,另一方面太阳核心区域的氢核聚变产生巨大的辐射压,对抗自身的重力坍缩。两股力量互相较劲,谁也没有战胜谁。

在太阳的核心中,每秒钟有6.1亿吨的氢原子核发生核聚变反应,其中426万吨会消失掉,它们完全转化为能量。太阳的总质量可达2×10^27吨,太阳在过去46亿年里总共损失的质量仅为太阳总质量的0.031%。那么,这是否意味着太阳可以燃烧十几万亿年的时间呢?

事实并非如此。太阳无法消耗掉自身所有的氢和氦,因为核聚变反应只有在超高温超高压的太阳核心才能进行。根据太阳核心中所剩的核燃料,太阳估计还能再燃烧50亿年。

50亿年之后,耗尽核燃料的太阳将会失去流体静力学平衡,外层大幅度向外扩张。到了那时,太阳大到可以吞掉水星和金星,甚至是地球。即便地球能够幸免,但也会被膨胀为红巨星的太阳烧焦。

不过,太阳留给人类的时间其实只剩10亿年,而非50亿年。随着氢核聚变的持续进行,太阳中心堆积越来越多的氦,这会导致核心质量增加,使得重力坍缩效应变强,从而加快核聚变反应的速率。也就是说,太阳将会变得越来越热。

按照目前的情况来计算,在10亿年后,太阳每秒钟释放出的能量将会是现在的1.1倍。虽然只有10%的增幅,但太阳热到足以让地球上的所有液态水汽化消失,地球将会变成荒凉之地。

如果那时的人类想要生存下去,只有想办法给地球降温,例如,在太空中造一个巨大的“遮阳伞”,减少太阳辐射;或者把地球的公转轨道向外推动,增加日地距离,这也能减少接收到的太阳热量。

此外,人类还可以换掉太阳。宇宙中到处都是恒星,仅银河系中就有2000亿颗以上。四分之三的恒星都是质量不足太阳一半的红矮星,但它们的寿命非常长,可达太阳的成百上千倍。宇宙诞生至今也才过了138亿年的时间,所以宇宙中还没有一颗红矮星燃烧殆尽。

红矮星很好找,距离太阳最近的恒星就是一颗红矮星,这就是位于4.2光年之外的比邻星。相比于太阳,比邻星更老一些,它的年龄估计为49亿年。但对于比邻星而言,它还非常年轻,按照它的质量为太阳12.2%来计算,比邻星的寿命至少还有8万亿年。

根据天文学家此前的观测结果,比邻星周围还有一颗潜在宜居的行星。未来人类可以移居到这颗星球上,也可以直接把整个地球搬到比邻星系统中。

10亿年的时间,对于宇宙而言实属短暂,但对于人类而言足够漫长。人类仅用两百多万年的时间就发展出科技,飞上太空,相信未来人类还会走得更远,我们不会停下星辰大海的征程。

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