無論是恆星還是行星最終都會不可避免都走向死亡,甚至宇宙也一樣,我們不用去面對這個問題是因為它距離我們實在是太過遙遠,但對於一個文明來說,即使是再遙遠的威脅,它同樣能改變文明當前的發展模式,畢竟文明的不僅要埋頭發展,同樣也需要仰望星空。
太陽還有多久壽命?
《流浪地球》逃離太陽系的原因是太陽在300年後將發生氦閃,而在氦閃來臨之前,太陽將變得極為暴躁,輻射增加,太陽風暴威脅近地軌道衛星運行!誠然這一切都是靠譜的預估,但這個300年還是太短了,科幻片基於劇情需要可以隨意修改數據,但科學卻不容忽悠,如果太陽真的只有300年就要氦閃,人類估計只能造一艘飛船跑路!
根據太陽的發展規律,它至少需要30億年後才會發生氦閃
我們根據太陽的燃燒與發展原理將太陽的幾個發展階段整理下,方便各位理解太陽的演化:
原恆星階段
從坍縮核開始到原恆星階段,太陽內核引力坍縮能累積的高溫讓核心開始達到氫元素聚變的溫度,整個太陽的能量從引力坍縮能釋放轉向了核聚變能量,太陽正式進入恆星風恆星的主序星時代。
主序星階段
當恆星風開始驅散周圍的殘存分子雲時,恆星的主序星時代就開始了,這個階段後,內行星的大小基本都已經確定下來,而恆星的燃燒也進入了一生中最穩定的氫燃燒階段!
太陽直徑高達140萬千米,但真正核聚變的位置大於只在1/4R的位置,因為整個太陽中就只有這個位置達到了核聚變條件,而量子隧穿效應決定了氕氕產生氘的速度極慢,而產生氘之後太陽的燃燒才進入快車道,因此內核的溫度決定了太陽只能慢慢的燃燒,所以人類才有了慢慢發展的機會,否則太陽一下子燒完了就超新星爆發了哈,大家都得玩完!
紅巨星初級階段
1/4R(半徑)範圍內的體積大約只佔1.5%,而且中間還有個大大固態內核佔了不少空間,因此這些氫元素會逐漸耗盡,氦原子核明顯要比氫原子質子中子數量要多,因此中心氫元素燃燒成氦元素之後體積是會縮小的。
這一縮小不得了,因為收縮溫度會增加,外殼的氫元素會進入這個真空區,繼續燃燒!溫度增加後燃燒速度增加,輻射壓增加,外殼就膨脹!這就早期太陽熱輻射大增但膨脹不明顯的來歷!
氦閃階段
這個過程會持續很多回,收縮,殼層氫元素進入燃燒,再收縮,再燃燒.....然後中心氦元素堆積,壓力大增,終於到達氦元素燃燒的溫度,幾分鐘之內,太陽在幾十億年中積累的氦元素燃燒殆盡,這相當於一次MINI超新星爆發,能量雖不足以炸散恆星,但會將大量的恆星物質拋灑到整個太陽系範圍內,猶如天女散花,所以地球也會雨露均沾。
超級紅巨星階段
第一次氦閃發生後,內核會重新累積氦元素,因此在這個過程中會多次發生,而且內核溫度也會越來越高,可以預見的是氫燃燒越來越劇烈,太陽也在更強的輻射壓下和一次次氦閃中膨脹的更厲害,一直到其直徑超過地球的軌道。
白矮星階段
當太陽膨脹越來越巨大時,它的引力將對外圍的物質失去強有力的束縛,外殼會漸漸散開,成為行星狀星雲,內核則只留下可以高光度的白矮星,成分是碳氧,也就是俗稱的鑽石星。
地球也有壽命嗎?
地球的生命有內在的自身發展和外界的影響兩種,內在則是地球自誕生以來內核引力坍縮高溫和放射性衰變高溫,主要來源則是放射性衰變,但地球已經夠經過45億年,所有放射性元素早已過半衰期,未來熱量會越來越少,所以內核正在變冷!
這是內在的原因,內核變冷後無法形成磁場,當然現代生態中磁場的地位非常重要,因此它的消失將會造成極大的影響,比如帶電粒子將直達大氣層,我們在哪都能看到極光,這是好事是吧?但會增加輻射以及對通信的巨大影響,更會剝離大氣層。什麼時候會發生?大約23億年後!
外在則是太陽的紅巨星時代對地球的高溫炙烤,儘管紅巨星太陽表面溫度降低,但它體積龐大,地球獲得的熱輻射更多,因此未來地球日子可不好過!
人類怎麼辦?
在現代人類科技看來,無論是地球變冷還是太陽變熱,都是束手無策的!所幸的是這個時代會在幾十億年後才發生,所以我們還有時間!
對於地球變冷磁場消失的問題,曾經有計劃為火星製造一個人工磁場,當然這個模式也可以應用在地球,在日地的拉格朗日點上製造一個磁場發生器,將帶電粒子偏轉,可以確保地球繼續安享晚年!
為什麼是晚年呢?為在二十三億年以後,地球溫度逐漸升高,日子也沒法過了,當然早期可以製造一個巨大的遮陽傘保證地球取得的熱輻射和之前差不多,但後期的氦閃和紅巨星是沒法對付的,除了像《流浪地球》把地球帶到比鄰星以外,別的還真沒什麼好辦法!
有朋友認為《三體》中的掩體計劃就可以,但這支撐不了多久,因為木星會大量吸收太陽的高能物質,這是它的引力次生效應,太陽系木星最大,因此未來太陽系物質大放送木星將獲得最多的機會,它會增加質量,這過程中會誕生吸積盤,地球躲在木星後會有好日子嗎?
我們已經驗證過,地球是推不走的,發動機推力不夠大,如果大了又可能會導致地殼破裂,這實在是個頭痛的問題,也許《三體X》中製造重力約束的行星環形軌道,將行星帶離太陽系是有可能的,但需要突破的技術就超出現代科學框架之外了!
最簡單的方式就是造個飛船,大家一走了之即可,直接、暴力、省事!