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?

2021-01-15 火星科普

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

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。

太陽對於地球生命是至關重要的,沒有太陽源源不斷的熱量,地球無法讓表面的水保持液態,這樣生命也就沒有誕生的條件。雖然地球核心的溫度高至5500 ℃,不斷向外釋放熱量,但單靠這種熱量,無法溫暖地表。

另一方面,24億年前,地球上出現了藍藻細菌開始,它們能夠吸收太陽能,進行光合作用,並釋放出氧氣。自那之後,地球上的大部分生命都需要氧氣,所以間接依賴於太陽。只有極少數生活在海底熱泉附近的嗜極微生物不需要太陽能,它們依賴於化學反應產生的能量。

過去46億年來,太陽一直滋養著地球萬物。但任何事物都會走向終結,太陽也不例外。那麼,太陽還能繼續「燃燒」多久呢?留給人類的時間還有多少呢?

太陽本身處於一種動態平衡的狀態,一方面太陽自身的重力使其不斷向中心坍縮,另一方面太陽核心區域的氫核聚變產生巨大的輻射壓,對抗自身的重力坍縮。兩股力量互相較勁,誰也沒有戰勝誰。

在太陽的核心中,每秒鐘有6.1億噸的氫原子核發生核聚變反應,其中426萬噸會消失掉,它們完全轉化為能量。太陽的總質量可達2×10^27噸,太陽在過去46億年裡總共損失的質量僅為太陽總質量的0.031%。那麼,這是否意味著太陽可以燃燒十幾萬億年的時間呢?

事實並非如此。太陽無法消耗掉自身所有的氫和氦,因為核聚變反應只有在超高溫超高壓的太陽核心才能進行。根據太陽核心中所剩的核燃料,太陽估計還能再燃燒50億年。

50億年之後,耗盡核燃料的太陽將會失去流體靜力學平衡,外層大幅度向外擴張。到了那時,太陽大到可以吞掉水星和金星,甚至是地球。即便地球能夠倖免,但也會被膨脹為紅巨星的太陽燒焦。

不過,太陽留給人類的時間其實只剩10億年,而非50億年。隨著氫核聚變的持續進行,太陽中心堆積越來越多的氦,這會導致核心質量增加,使得重力坍縮效應變強,從而加快核聚變反應的速率。也就是說,太陽將會變得越來越熱。

按照目前的情況來計算,在10億年後,太陽每秒鐘釋放出的能量將會是現在的1.1倍。雖然只有10%的增幅,但太陽熱到足以讓地球上的所有液態水汽化消失,地球將會變成荒涼之地。

如果那時的人類想要生存下去,只有想辦法給地球降溫,例如,在太空中造一個巨大的「遮陽傘」,減少太陽輻射;或者把地球的公轉軌道向外推動,增加日地距離,這也能減少接收到的太陽熱量。

此外,人類還可以換掉太陽。宇宙中到處都是恆星,僅銀河系中就有2000億顆以上。四分之三的恆星都是質量不足太陽一半的紅矮星,但它們的壽命非常長,可達太陽的成百上千倍。宇宙誕生至今也才過了138億年的時間,所以宇宙中還沒有一顆紅矮星燃燒殆盡。

紅矮星很好找,距離太陽最近的恆星就是一顆紅矮星,這就是位於4.2光年之外的比鄰星。相比於太陽,比鄰星更老一些,它的年齡估計為49億年。但對於比鄰星而言,它還非常年輕,按照它的質量為太陽12.2%來計算,比鄰星的壽命至少還有8萬億年。

根據天文學家此前的觀測結果,比鄰星周圍還有一顆潛在宜居的行星。未來人類可以移居到這顆星球上,也可以直接把整個地球搬到比鄰星系統中。

10億年的時間,對於宇宙而言實屬短暫,但對於人類而言足夠漫長。人類僅用兩百多萬年的時間就發展出科技,飛上太空,相信未來人類還會走得更遠,我們不會停下星辰大海的徵程。

相關焦點

  • 成也太陽敗也太陽,太陽留給人類的時間不多了,只剩10億年
    因此大質量恆星看起來都是藍色的,幸運的是我們的太陽看起來是白色的,略微帶點黃顏色。按照太陽的質量它能活大約100億歲。很明顯太陽現在已經年過中旬了,不過太陽在生命的80億年間都會通過將氫轉變為氦來發熱,這個階段我們稱恆星處在主序星階段。
  • 等不到50億年了,太陽留給人類的時間只有10億年
    雖然這些災難性的偶然事件發生的概率非常低,通常是幾千萬年的時間跨度,但無法確定未來就不會發生。如果未來沒有發生意外,地球留給人類還有多長時間呢?然而,地球上的人類也許根本等不到50億年。太陽中的氫核聚變會讓核心積累越來越多的氦,讓太陽核心變重,引力坍縮效應增強,導致內部進一步升溫,從而加快核聚變反應速率,讓太陽變得越來越熱。
  • 成也太陽敗也太陽,只剩10億年,太陽留給人類的時間不多了
    但到了中學,我們開始了解太陽的燃燒過程其實是一個核聚變的過程,而它每秒都要消耗超過6.5億噸的氫元素,聚變成氦後質量虧損約420萬噸,以質能轉換的方式,變成能量向宇宙空間輻射!地球赤道的每個平方,都能獲得將近1.4千瓦的功率!太陽上物質燒得那麼快,而太陽已經誕生將近50億年,為什麼還沒有燒完?
  • 太陽壽命剛過半,但人類的時間只剩10億年,為什麼?
    太陽是一顆恆星,正是因為太陽的存在,才有了我們現在的太陽系,要知道太陽系中有八大行星都是圍繞太陽旋轉的,地球就是其中之一,所以說太陽對於地球對於人類都是非常重要的,最初的時候人類對於宇宙的了解非常有限,但是隨著科技進步,我們現在已經可以計算出星球的壽命,比如說太陽形成已經超過50億年
  • 人類還能在地球生活多久?留給地球的時間,或許只剩140萬年
    人類還能在地球生活多久?留給地球的時間,或許只剩140萬年人類每晚進入睡眠後,其實仍然在不斷的&34;著,因為地球在宇宙中並不是靜止的,地球正在不斷的自轉和公轉,以每秒30公裡的速度圍繞太陽運動。其次,太陽也在圍繞著銀河系的中心運動,這個速度更加驚人,為每秒240公裡。
  • 太陽距離死亡還有多久?10億年,留給人類的時間已經不多了
    我們都知道太空是真空環境的,任何的熱量都會在太空中很快散開,因此除了地球之外,即便有太陽照射的地方也會很冷。正是因為有了太陽和地球的「保溫」能力,才有現在的綠意盎然,生命的誕生和存在都是得益於太陽的。所以說,太陽總有一天也會被終結的,但值得注意的是,與人類衰老死亡不同,太陽隨著年齡的增大,會變得越發狂虐,甚至會親手殺死它所創造的生命。那為什麼會變成這樣呢?太陽產生能量的方式是使氫核聚變為氦核,在這個過程中產生巨大的能量。恆星有一個特點就是它的質量越大壽命越短,也就是說如果一個恆星的質量是另一顆的2倍,那麼它的壽命是另一顆的一半。
  • 人類的時間不多了,太陽壽命僅剩下50億年,紅矮星才是人類的歸宿
    ,也希望能在宇宙中攜手前行,但就目前而言,人類距離外星高等生命還非常的遙遠。每天早晨,每個人都沐浴著陽光的溫暖去開始全新的一天,但地球作為一顆黃矮星也僅僅只剩下50億年的生命了。等到太陽走向生命終點的那一天,地球就缺乏了生命必備的條件環境,人類自然也就不能繼續在地球上生存發展下去了。到時候人類該何去何從呢?
  • 留給人類的時間還有多少?天文學家:太陽系消失時間或早於預期
    由於很多意外我們都沒法預測,所以我們也不知道留給我們人類的時間到底還有多少。這個時間其實還是非常漫長的,地球誕生至今也才40多億年而已。雖然太陽還有近50億年壽命,但是留給我們的時間卻沒有這麼多。因為太陽會越來越熱,意味著現在處於宜居地帶的地球未來溫度也會出現上升。按照當前太陽溫度的增加速率,科學家推測,預計在未來10億年後,地球可能就不再宜居了,溫度過高導致液態水不復存在,所有生物也可能會趨於滅絕。
  • 留給人類的時間還有多少?天文學家:太陽系消失時間或早於預期
    從目前的情況來看,地球確實是面臨一些可能會導致人類文明終結的風險。如我們經常關注的小行星、氣候變暖導致氣候異常,或者核戰爭等。雖然小行星碰撞地球的概率非常低,但是小行星這麼多,與地球發生碰撞可能只是時間的問題而已。就算沒有6500萬年前摧毀恐龍那麼大的小行星,較小的小行星如果碰撞地球,也會重創我們。由於很多意外我們都沒法預測,所以我們也不知道留給我們人類的時間到底還有多少。
  • 人類還能在地球生活多久?留給地球的時間還剩多久?
    人類每晚進入睡眠後,其實仍然在不斷的「運動」著,因為地球在宇宙中並不是靜止的,地球正在不斷的自轉和公轉,以每秒30公裡的速度圍繞太陽運動。其次,太陽也在圍繞著銀河系的中心運動,這個速度更加驚人,為每秒240公裡。在宇宙中幾乎不存在絕對靜止的天體,任何粒子都在不斷運動並釋放熱量,除非進入理論中的絕對零度,粒子才會停止運動。
  • 人類能觀測到150億或者50億光年外的星球嗎?
    首先,人類不可能會觀測到距離地球150億光年的星球。宇宙誕生到現在才過去138億年,所以光在宇宙中的傳播距離最多只有138億光年。不過,由於宇宙膨脹,遙遠天體的共動距離可達465億光年,但這與觀測到距離地球150億光年外的星球是兩碼事。
  • 太陽的壽命還有50億年,為何人類只能在地球上生存10億年?
    引言:太陽還能持續供熱約50億年,可為什麼留給人類的時間只有1/5左右?期間地球溫度、太陽引力等可能會發生諸多變化。地球已在太陽系內生活46億年之久,在這期間因太陽的照耀,地球一直保持著恰當的溫度與溼度,成為人類的溫床。
  • 太陽壽命或只剩50億年,如果太陽消失,人類還能生存多久?
    人類之所以能夠在地球上生存數萬年的時間,其實除了地球必備的資源外,太陽所釋放的光和熱也成為了人類生存必不可少的因素。只要有太陽存在的一天,那麼地球上的萬物就能夠繼續繁衍下去,但是根據科學家的研究數據來看,目前太陽的壽命或許只剩下50億年了,不知道大家有沒有想過一個問題,如果到了未來太陽消失後,人類又能夠撐多久呢?
  • 哈勃用了30年時間,將人類帶向了130億光年外的宇宙邊緣!
    因此3米的反射鏡口徑被縮小至2.4米,原先打算在哈勃望遠鏡的小型望遠鏡也被取消,並且歐空局也加入了計劃,提供部分預算,回報則是ESA見過擁有15%的哈勃使用時間!上天三十年,哈勃到底幹了哪些好事?哈勃的觀測波段涵蓋紫外波段到紅外波段(115-2500納米),這已經遠超肉眼可見範圍,在三十年不間斷的觀測中,哈勃帶來的是驚喜,但更多的是震撼,因為人類的對於宇宙的認識正被哈勃所改寫!宇宙膨脹速度到底有多快?宇宙到底有多久遠?
  • 太陽的壽命還剩50億年,火星才是希望
    現在的太陽已有50億歲,正值壯年,據天文學家估計,太陽能存活到100億歲,也就是說太陽還能為我們提供50億年的能量。但這並不代表地球上的生命也能與太陽一起活50億年,太陽真正留給人類的時間只有10億年。為什只有10億年呢?
  • 留給人類的時間不多了
    神秘的無線電信號將從30億光年之外的一個矮星系傳來。作為劍橋大學的教授,天體物理學天才史蒂芬·霍金或許已經在宇宙中發現了他最害怕的東西:外星生命的蹤跡。事實上,無線電信號以光速傳播,而那些剛剛接收到的信號是在30億年前發射的,那時地球才20億歲,只有單細胞生命形式。
  • 7億光年外400億倍太陽黑洞,史瓦希半徑4光天,幸虧地球跑得快!
    也許7億光年外的400億倍太陽質量的超大黑洞,還真不能用肉眼看,也無法用光學望遠鏡看,可能只能通過其發出的強X射線源頭去判斷,儘管人類已經發現比這質量更大的黑洞,但距離地球只有7億光年外發現如此高質量黑洞,也許對星系的起源與發展有相當的裨益!
  • 地球留給人類的時間還有多久?
    除了小行星撞擊、外星人入侵之類的不確定風險,地球已知的危險包含——太陽死亡、星系衝撞、地球內核冷卻,這些災難以人類目前的科技水平無法避免,也是地球留給人類的生命倒計時!(50億年):太陽是地球最重要的能量來源,作為太陽系的恆星,太陽並非永世長存,目前的太陽已經度過了中年期,還剩下大約50億年的壽命。
  • 10億年後,太陽或將把地球烤乾,生物都將毀滅,人類該怎麼辦?
    然而科學家經過仔細研究之後發現,在10億年之後,太陽就會摧毀地球上的所有生命,因為太陽是靠核聚變發光發熱,而氫聚變為氦,隨著時間的推移,氦的含量會增加,之對於還沒有經歷3氦過程(3個氦原子核(α粒子)轉換成碳原子核的過程,通常發生在恆星的老年)的太陽來說,氦是惰性物質,是雜質,對氫的聚變反應是有害的,氦會稀釋了核燃料氫,導致燃料質量的下降,並進而引起核聚變功率密度
  • 10億年後,太陽或將把地球烤乾,生物都將毀滅,人類該怎麼辦?
    然而科學家經過仔細研究之後發現,在10億年之後,太陽就會摧毀地球上的所有生命,因為太陽是靠核聚變發光發熱,而氫聚變為氦,隨著時間的推移,氦的含量會增加,之對於還沒有經歷3氦過程(3個氦原子核(α粒子)轉換成碳原子核的過程,通常發生在恆星的老年)的太陽來說,氦是惰性物質,是雜質,對氫的聚變反應是有害的,氦會稀釋了核燃料氫,導致燃料質量的下降,並進而引起核聚變功率密度的降低,單位體積產熱減少