太陽正不斷膨脹,人類將何去何從?

(圖:focus)

也許每個人都曾在一生的某個時刻,考慮過自己、甚至整個人類的命運。然而,我們往往意識不到,如果我們把視線投向太空,天體也同樣擁有自己的命運。比如人類所處的太陽系,它中心的那顆恆星——太陽,也是有油盡燈枯的一天。

總有一天,太陽將會耗盡燃料,走向生命的終點。沒有了太陽提供的光和熱,地球將何去何從?人類該如何自救?

太陽的命運

一顆恆星的命運取決於它的質量。按照質量的高低,恆星的最終歸宿分別為黑洞、中子星和白矮星。太陽的終點,將是白矮星。

76 億年後,太陽將膨脹至最大尺寸,成為一顆紅巨星(red giant)。其表面將越過現在的地球軌道 20%,亮度是現在的 3000 倍。最後,它坍縮為白矮星。在此期間,地球將早被烤乾,滴水不存,遑論宜居。

地球的命運

關於太陽的命運,科學家們早已達成一致。然而在地球的命運上,科學家們意見不一,甚至有截然相反的結論。

1924年,英國數學家 James Jeans 率先提出當太陽處於紅巨星階段時,地球命運的問題。隨後,眾多科學家參與討論,莫衷一是。

關於地球命運的問題,並沒有一個直觀的答案,科學家必需考慮眾多因素,增加問題的複雜性。直觀起見,我們從效果相反的兩方面簡單考慮。

首先,太陽在緩慢膨脹的過程中,質量也會降低。當太陽半徑達到 1.2 天文單位*時,太陽將丟失三分之一的質量。從這個角度考慮,地球的軌道會向外擴張,將免受太陽的包圍,逃過劫難。

然而,事情並非如此簡單。太陽最外層的拉力會把地球向內拉近。同時,伴隨太陽的變化,太陽系其他行星也會做出響應,這些作用也會對地球產生影響,計算時很難面面俱到。

在《皇家天文學會月報》期刊上,墨西哥瓜納華託大學的 Klaus-Peter Schröder 和英國蘇塞克斯大學的 Robert Smith 利用更準確的太陽模型,同時考慮了潮汐作用,算出的結論令人擔憂:地球終將走向滅亡。

人類如何自救?

雖然當代人並不需要擔心太陽膨脹、地球滅亡的問題,但人類的後代總會遭遇。為了讓人類繼續存活下去,研究者們提出了各種建議。

加州大學聖塔克魯茲分校的 Don Korycansky 大膽設計了一項天文工程,利用一顆小行星,每當小行星經過地球附近時,將地球向外推動。大約 10 億年後,地球的軌道將被推至安全地帶,比如今天的火星軌道。當然,計算稍有不慎,地球可能就會滅亡。因此,這項計劃仍需進一步研究。

物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)則主張徹底拋開現在的地球,移居到太陽系的另一個行星上。SpaceX 公司的伊隆·馬斯克(Elon Musk)的火星移民計劃正與此方案相同,該公司計劃在未來 50 至 100 年,幫助人類在火星上建立永久的居所。

可以肯定地說,我們將無法親眼目睹太陽膨脹至地球的那一天。但我們依然希望今天的人類做出的努力,將在遙遠的未來幫助地球上的人類安然度過危機。

 

注* – 天文單位,astronomical unit,符號為 au 或 ua ,是長度單位,大約是地球到太陽的距離。由於地球圍繞太陽運行中,軌道半徑不斷發生變化,現已將 au 精確定為 149,597,870,700 米,約 1.5 億公里。

舒超
明日科學編輯,科大生命科學學院研究生,目前努力畢業中。做實驗之餘,喜歡讀書寫字,學習語言。鐘情中國古典文學。希望有朝一日走遍天下,增廣見聞。