「主序星」不斷膨脹:不必太陽燃燒殆盡,10億年後人類便再難生存

2021-01-15 硬核宇宙知識聯盟

「主序星」不斷膨脹:不必太陽燃燒殆盡,10億年後人類便再難生存

早在人類探索宇宙之初,人類曾經狂妄地認為地球是宇宙的中心(託勒密-地心說),而到後來人類逐漸認識到了恆星和行星的區別,也知道了地球只是一顆圍繞著太陽旋轉的行星,因此就出現了哥白尼的日心說,認為太陽是宇宙的中心。可是再到後來,人類真正意識到了宇宙的浩瀚無垠無邊無際,才知道太陽系不過是宇宙中的一個小小的行星系,再往上還有恆星系銀河系,本星系群,室女座超星系團,是真正意義的無窮無盡。

而我們人類在地球上誕生,迄今大概也只有300萬年左右的歷史,至於人類文明的歷史,那就只有短短幾千年而已,在龐大的宇宙尺度面前,根本就是一瞬間的事情。我們知道太陽的壽命——也就是它的主序星階段大概在100億年左右,如今已經過了一半的時間,也就是50億年。地球誕生迄今大概也有了46億年,那麼人類究竟能夠在地球上生存多久呢?

這是許多科學家,甚至許多熱愛科學的普通人都思考過的問題。在1924年的時候英國科學家萊爾,第一次提出了地球和人類的未來命運問題,雖然現在人類思考這個問題顯得有些杞人憂天,但是這也是我們的子孫後代早晚需要面對的事情。那麼人類究竟還能夠在地球上生存多久呢?會不會發生《流浪地球》中那樣的事情,人類需要從太陽系中「逃亡」呢?

我們知道太陽系中的恆星太陽正處於「主序星」的階段,也就是穩定消耗自身的氫元素,發生熱核聚變反應生成氦元素的一個階段。根據許多人的印象,主序星階段的恆星都是處於非常穩定的狀態的,一般不會發生什麼劇變,因此也能夠讓周圍的行星處於一個比較溫和的狀態——如果碰巧有地球這樣的幸運兒,也是存在能夠孕育生命的可能的。

但是實際上主序星階段的恆星也並非平穩得「一成不變」,而是處於一個「動態平衡」的穩態:恆星自身向內束縛物質的引力,和內部發生熱核聚變反應,釋放能量的斥力。而隨著恆星質量的不斷減小,引力也會變小,相應地恆星外部的氣殼也就會隨之膨脹,進而恆星的體積也就會變大。在過去的40億年左右,太陽的體積大概增大了1/3左右,而且未來還會繼續膨脹,直至大概50億年後成為一顆紅巨星。

成為紅巨星的太陽,屆時表面的氣殼將會抵達火星的軌道,屆時地球很可能會被吞噬掉,那個時候地球上肯定是不會有生命再存在的了,自然也包括我們人類。當然實際上人類根本等不到那個時候,大概再過5億年左右,太陽的體積會增大4%,屆時地球上的溫度會升高十幾二十攝氏度,到時候全球變暖,兩級冰川融化導致海平面上升,陸地面積會變得更少;而如果在10億年後,太陽的體積會增大10%左右,那時候地球表面的溫度就會接近100攝氏度,人類自然更難生存了。

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  • 太陽已經燃燒了46億年,為什麼還能穩定地發光發熱?
    輻射壓就是氫聚變過程中產生的輻射所形成的壓力,這些輻射產生於太陽內部,大部分輻射被太陽自己吸收後,會引起太陽的體積膨脹,也就是受熱膨脹。只要太陽內的氫燃料充足,輻射壓和重力就能夠保持動態平衡。正是這種巧妙的平衡關係,才使得恆星能夠持續而穩定地發光發熱,只是偶爾會抽一下風,搞個耀斑啥的。
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    人類在太陽熄滅後可以生存多久?太陽如果正常運轉下去,可以燃燒多久? 首先我們來思考一個問題,太陽可能會「熄滅」嗎?>,隨後逐漸冷卻的過程,宇宙中沒有任何東西可以永遠存在,就算是恆星也擁有自己的壽命,我們的太陽是一個二代黃矮星,像太陽這樣的黃矮星壽命大約是100億年,目前太陽已經存在了45.7億年,也就是說大約在50億年後,太陽就會「死去」。
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  • 太陽留給人類的時間不多了,只剩10億年,人類的希望在4光年外?
    距今46億年前,在太陽星雲的中心,大量的氫、氦氣體雲通過引力結合在一起,形成了太陽。在強大引力的擠壓下,太陽核心有足夠的壓力和溫度來進行氫核聚變,產生能量,所以太陽自身可以不斷發光發熱。在太陽形成大約6000萬年後,地球從太陽星雲的殘餘物中形成。再過幾億年,地球經過持續冷卻之後,出現了由液態水組成的海洋。在海洋中,意外地進化出了生命。
  • 50億年後,太陽將迎來終點,人類還能夠生存下去嗎?
    隨著人類對地球以及宇宙認知的不斷提升,我們發現了一個非常殘酷的事實,那就是地球很難成為人類永久生存的家園。地球能夠成為一顆美麗的生命星球,原因之一就是本身有一個非常完善優美的生態系統。而這個生態系統是地球經過數十億年不斷的演化才形成的,人類想要在地球一直生存下去,我們就需要生態系統能夠一直保持完美。
  • 50億年後,太陽達到終點,到時候人類還能夠生存下去嗎?
    那就是太陽內部的氫元素全部消耗殆盡,而氫元素是太陽的核心物質,一旦它全部消耗完,太陽的核心就會發生坍縮,從而導致溫度上升,這個時候太陽的外殼也會不斷膨脹,向紅巨星演變。 當太陽將氦元素聚變成碳元素之後,它的生命也就走到了終點,這個時候就會發一場超新星爆炸,演化為一顆白矮星。太陽在50億年後,走出終點的命運很難改變,而地球的命運跟太陽有著密切的關係,尤其是生命。
  • 50億年後,太陽將迎來終點,人類還能夠生存下去嗎?
    而這個生態系統是地球經過數十億年不斷的演化才形成的,人類想要在地球一直生存下去,我們就需要生態系統能夠一直保持完美。那就是太陽內部的氫元素全部消耗殆盡,而氫元素是太陽的核心物質,一旦它全部消耗完,太陽的核心就會發生坍縮,從而導致溫度上升,這個時候太陽的外殼也會不斷膨脹,向紅巨星演變。當太陽將氦元素聚變成碳元素之後,它的生命也就走到了終點,這個時候就會發一場超新星爆炸,演化為一顆白矮星。太陽在50億年後,走出終點的命運很難改變,而地球的命運跟太陽有著密切的關係,尤其是生命。