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太陽形成于距今46億年前，它通過核心區(qū)域的氫核聚變不斷產(chǎn)生能量。目前，太陽的溫度與日地距離剛好適中，這讓地球既不會太熱，也不會太冷，液態(tài)水可以存在于地球表面，生命能夠在地球上繁衍生息。沒有太陽，也就不會有地球生命。 按照目前的燃燒速率來估算，太陽的氫核聚變還能再持續(xù)大約50億年，太陽仍然能夠不斷給地球提供能量。50億年后，太陽開始進行氦核聚變，體積將會猛烈膨脹，形成紅巨星，它的最外層可能會擴張到地球軌道之外。即便地球沒被成為紅巨星的太陽吞噬掉，地球也會因為過于靠近太陽而被烤焦，地球上的生命也會走向毀滅。 最終，太陽的外層會脫離引力束縛，彌散到空間中，成為行星狀星云。由于沒有核聚變反應(yīng)產(chǎn)生輻射壓來抵擋引力坍縮，太陽的核心會被重力壓縮成白矮星，平均密度可達液態(tài)水的100萬倍。如果那時還有地球，它還會繼續(xù)繞著成為白矮星的太陽公轉(zhuǎn)。 雖然太陽還能在主序星階段維持50億年，但距離太陽毀滅地球生命只有大約10億年的時間，這是為什么呢？ 在未來50億年里，盡管太陽還是繼續(xù)進行把氫轉(zhuǎn)變?yōu)楹さ暮司圩兎磻?yīng)，但太陽的溫度并非保持一成不變。隨著氫核聚變的進行，不斷有氦元素被合成出來，它們比氫更重，所以氦會逐漸下沉到太陽的最中心，在那里不斷聚集，使得太陽核心的質(zhì)量變得越來越高。 太陽核心的質(zhì)量逐漸升高，更強的重力會讓太陽核心進一步坍縮，這會導(dǎo)致壓力和溫度變得更高。在更高壓力和溫度的環(huán)境中，氫的密度變得更大，它們能夠獲得更高的能量，從而更容易發(fā)生碰撞，所以會加快氫核聚變的速率。 隨著核聚變速率的不斷增加，太陽在單位時間內(nèi)將會釋放出更多的能量，所以太陽的溫度會逐漸升高。下圖[1]是太陽光度、半徑和溫度隨時間變化的曲線： 預(yù)計大約10億年后，太陽的輻射功率（光度）將會增加10%。到了那時，太陽熱到可以把地球上的海洋蒸發(fā)掉，地球上無法維持液態(tài)水存在，生命將無法在那樣炙熱的環(huán)境中生存。 另一方面，太陽的核聚變反應(yīng)以及太陽風都在不斷消耗質(zhì)量，所以太陽對地球的引力會逐漸變?nèi)酰厍虻能壍腊霃綍兇螅@是否意味著未來地球會相安無事呢？ 答案是否定的。太陽損失掉的質(zhì)量其實非常少，太陽在100億年里減少的質(zhì)量僅為自身質(zhì)量的0.06%，這不會對地球軌道產(chǎn)生什么影響，地球未來還是會熱到無法讓生命生存。 為了生存下去，未來人類需要做好準備。未來人類可以選擇把地球往外推，或者遮擋住部分太陽光，或者放棄地球，遷移到宜居的系外行星上。太陽留給人類的時間還有10億年，相信未來科技的發(fā)展完全能夠解決這樣的問題。 參考文獻 [1] Kosovichev, Alexander G., Andrei Alexandre H., Rozelot Jean-Pierre, Solar and Stellar Variability: Impact on Earth and Planets, Proceedings of the International Astronomical Union, 2010, 264, 3-18. |
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