太陽變成紅巨星,其直徑將會大大膨脹,《流浪地球》中人類製造了上萬臺行星發動機,打算用2500年時間將地球從太陽系推到比鄰星三星系,但從從科學角度論證,這並不具有實際可操作性,因為推力不夠需要更漫長的加速時間,或者薄薄的地殼根本承受不住行星發動機強大的推力而發生地殼破裂,人類提早終結這種尷尬的狀況!因此人類必須考慮另一個方式!
既然推不走地球,那麼人類只能在地球上或者其他力所能及的方式考慮解決方法!
一、太陽的紅巨星會膨脹到哪裡?
天空中就有一顆現實參考的恆星,這是歐洲南方天文臺利用VLTI光學幹涉方式取得的一顆類日恆星的紅巨星圖像!它是位於天鵝座的π1 Gruis!下圖是它的紅外波段成像!
這是一顆光度不穩的年老紅巨星,未來的發展就是行星狀星雲,因為它的質量只有地球的一點五倍,但它已經膨脹到了太陽直徑的350倍!假如按π1 Gruis的質量與紅巨星直徑比例,那麼太陽未來的紅巨星規模大約能達到太陽直徑的233倍!即半徑達到1.62億千米,大約超出地球公轉軌道約1000萬千米!當然您認為地球會被太陽吞沒?其實完全不會,要不然咱就不用討論後續的話題了!因為太陽直徑膨脹,密度降低,因此地球將會遷移到更遠的軌道,但地球死罪可免,活罪難逃!
表面溫度達到恐怖的1330℃,那麼人類該怎麼辦?
二、人類有幾種方式可以逃脫太陽的紅巨星魔掌?
1、躲藏在深深的地下?
也許這是大部分朋友想到的第一種方法,那麼從理論上看我們需要躲藏到多深的地下,才能避開高達1330℃的高溫呢?也許這比較難有一個參考值,但地球早已給我們準備了一個標準模型!
一座數千米後的山脈即可隔絕高達上千度高溫的巖漿,因此從理論上來看,人類並不需要隱藏得更深,數千米即可,身子更深一些沒問題的!但有一個問題,比如南非3000米深度下的金礦,巖石溫度高達40度!人類難以承受如此高溫,因此強大的溫度調節系統是一個不可或缺的設備!
但有一個壞消息,儘管太陽紅巨星時代末期會丟失大約30%的物質,因為其密度降低,體積龐大,表面逃逸速度更低,因此地球遠離是必然的,但據英國皇家天文學學會月刊在2008年的一篇論文研究表明,地球可能會因與太陽的潮汐引力互相影響而難以逃脫被吞沒的命運!
2、掩體計劃能否捱過紅巨星時代?
「掩體計劃」是《三體》中避免光粒摧毀太陽而設計的一個經典情節,在木星背離太陽方向,用木星巨大的身軀作為保護,避免在太陽被光粒摧毀時熾熱的太陽物質影響巨型空間站!那麼我們來討論下這個假設靠譜嗎?
從理論上來看非常靠譜,因為在紅巨星時代,木星和土星將升級為新的宜居帶!人類在掩體計劃中繼續安居樂業?但事實上我們少考慮一個重要環節!那就是太陽在脫離主序星後約12億年後的第一次氦閃以及未來多次氦閃!
氦閃:0.8-2.2倍左右的恆星,因為無法燃燒氦元素而逐漸在核心累計,當內核核聚變區域氫元素耗盡、再無法支撐外殼引力坍縮時,氦閃就爆發了,因為外殼坍縮導致內核溫度增加,直接引發氦元素燃燒,在極短的時間即完成!因此超強的能量猶如一顆超級氦彈在太陽內核爆炸,大量的太陽物質將會被撒入太陽系內空間,此時就是太陽系的末日!因為這些熾熱的恆星物質會將會摧毀行星上的生命!因為此時地球已經被放棄,那麼掩體能保留下來嗎?
NASA的錢德拉X射線望遠鏡在第谷超新星的爆發擴散星雲中檢出一個弓形波特徵,這是超新星爆發的物質衝擊恆星後形成!因為第谷超新星是一顆典型的Ia型超新星爆發,即:白矮星吞噬了恆星物質達到錢德拉塞卡極限後導致的爆發,這種模式下大都有一顆伴星,有被摧毀,也有倖存!第谷超新星的伴星就倖存了下來!
我們有一點可以肯定,太陽的氦閃能量要比超新星爆發小得多,當然我們也可以理解成一次「微型的超新星」爆發,因此當太陽氦閃發生時,作為掩體計劃實施的超級空間站,應該是可以倖存的!
三、還有別的途徑躲避太陽的紅巨星時代嗎?
其實即使躲過了太陽的紅巨星時代,那麼未來的白矮星時代則與紅巨星時代相反,太陽收縮變成了一顆依靠引力坍縮能以及角動量繼續過日子恆星!人類已經無法在太陽系繼續呆下去,喬遷新居成了必然選擇!既然推不走地球,那麼就推走飛船,哪裡合適呢?
距離太陽12光年外的天倉五,質量大約是太陽的0.75-0.78倍,一顆不會發生氦閃,表面活動非常穩定的恆星,這是人類最為理想的宜居星系!