【太阳的寿命还有50亿年,但为什么留给人类的时间只剩10亿年?】
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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 。
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