地球最後的日子，人類及其家園註定和未定的未來

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從宇宙的宏觀尺度上講，人類和人類誕生的星球——地球註定會走向毀滅。稀星天外今天就帶領大家坐上時間機器，去看看地球的未來，直到其最後一天。

阿波羅17號登月飛行是迄今為止人類最後一次在地球軌道之外的載人飛行任務。它的乘員組給我們留下了一張非常著名的「遺產」照片——一個漆黑太空中美豔絕倫的「藍色大理石球」。這張照片在過去48年中已成為人類有史以來被複製最多的圖像之一。48年對於一個人而言是一段漫長的日子，但是與整個地球生命歷史相比，這簡直是小菜一碟。要知道地球上第一個生命分子出現在大約38億年前，最後一個可能的消失時間——根據目前的估計——差不多從現在開始大約30億年前，人類作為一個只有300多萬年歷史（只考慮智人的話，這一時間長度更僅有區區五萬年）的物種還是個初生的孩子。

阿波羅17號乘員組拍攝的太空中的藍色地球有一種讓人屏住呼吸的美麗

這也許解釋了為什麼我們作為一個物種的有如此的不安全感，以及為什麼在有記載的歷史中我們是如此執著於預測世界的末日，至少是人類在地球上的終結。即使是到了2020年代，仍有一些人將包括日食在內的天文事件視為即將來臨的世界末日預兆，而任何新的科學進步也都被首先用於研究宇宙的未來。

戛然而止還是垂垂老朽，這是一個問題

當然，很少有科學家會認為地球將永遠是那個由阿波羅17號乘員在1972年拍攝的美麗「藍色大理石球」。即使假設我們人類能夠比地球上大多數哺乳動物物種存活的時間長得多，可以持續幾億年的時間，在接下來的數十億年裡，地球這個我們稱之為家的小巖石星球仍將不可避免地變成一個和現在完全不同的地方。

美國出身的英國當代著名詩人託馬斯·斯特爾那斯·艾略特（T.S Elliot）在其一首被引用甚廣的詩集《空心人（Hollow Man）》的結尾寫道，世界的終結「不會是一個大爆炸，而是在日復一日的嘆息中到來」。現實上，兩者皆有可能，如果用「大爆炸」來表示意想不到的，災難性的事件突然發生，那與之形成鮮明對比的就是「在漫長時間過程中持續的演化」。儘管時間尺度不同，這兩種情況都會在全球範圍內造成生物大滅絕的破壞。

人們經常會用「彗星撞地球」來形容體育巨星或強隊間攝人心魄的對抗，現實中真發生了此類情況可不美妙

「大爆炸」事件

有證據表明，即使在距離現在相對較近的地質年代，地球上也曾經發生過多次「爆炸」事件。最著名的是位於墨西哥尤卡坦半島的希克蘇魯伯（Chicxulub）隕石坑遺蹟，現在一般認為這是在白堊紀末期引發了包括恐龍在內的地球四分之三動植物物種滅絕的彗星或小行星撞擊。

白堊紀末期的希克蘇魯伯隕石撞擊，被認為導致了包括恐龍在內地球四分之三動植物物種的滅絕

希克蘇魯伯隕石的直徑估計約為10公裡。太陽系中有許多差不多大小的天體。儘管目前沒有一個對我們的星球有直接威脅，但即使是「安全」的近地天體，未來仍有可能發生危險的軌道偏轉。在未來的140萬年中，格利塞710（Gliese 710）紅矮星將在距太陽1.1光年的地方和我們擦肩而過。據預測，雖然它不會和太陽系發生直接碰撞，但其巨大的引力將攝動奧爾特雲（Oort Cloud），使大量的彗星進入內太陽系，導致地球與它們發生撞擊的機率增加5%。事實上，任何引力足夠大的物體（如恆星，大行星或黑洞）足夠接近太陽系，都可能會造成災難性的後果。

不只是小行星。 早在2008年，科學家就對太陽系中行星長期運動進行了兩次計算機模擬。在由巴黎天文臺的雅克·拉斯卡爾（Jacques Laskar）和由加州大學的康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）和格裡高裡·勞克林（Gregory Laughlin）各自完成的模擬中發現，木星的引力足夠將離太陽最近的水星從其當前的橢圓軌道上拉出並與地球發生碰撞。這顆太陽系中最小行星的另一個可能命運是與金星相撞，然後兩顆行星一起墜入太陽被其吞噬或被一起甩出太陽系。

月亮生成假說之一就是在地球形成早期，一顆火星大小的行星撞擊了地球，其殘骸和地球被撞出物質形成了月亮

但是，在我們開始杞人憂天之前，這些模型還表明，直到太陽在數十億年後變成紅巨星吞噬它之前，水星只有1~2%的機會真的發生軌道變化。但是，有鑑於希克蘇魯伯隕石對地球造成的後果，顯然沒有任何東西（生物）可以在一顆直徑約4879公裡的星體撞擊中生存下來。上一次同等規模事情的發生，還是在45億年前地球形成的早期。有一些科學家認為，當時一顆被命名為西婭（Theia）的火星大小的行星撞擊了地球，由此生成了今天的月球。

此外，科學家們還提出了一系列更加少見，但都會在地球上造成災難性影響的宇宙事件：從宇宙塵埃不斷累積在彗星和小行星上，導致其墜向地球的機率增加；再到統計上罕見但絕非沒有可能的太陽系附近空間超新星爆發產生的伽馬射線大噴發。如果這還不算什麼的話，還有超高亮度超新星（也稱為超超新星）爆發。後者的爆發能量將比普通超新星強十倍以上。

距離地球7800萬光年之外的一個雙星系統，WR104和其伴星超新星爆發釋放的伽馬射暴可能會在30萬年後襲擊地球

5-6億年後，超超新星爆發產生的伽馬射暴可能席捲地球，摧毀星球上的所有生物

一些科學家認為，正是銀河系中的一顆超超新星（Hypernova）的爆發造成了地球歷史上第二大滅絕事件。發生在距今4億4380萬年到4億4080萬年前的奧陶紀（Ordovician Period）-志留紀（Silurian Period）滅絕事件導致了當時地球上大約85%的物種滅絕。該理論認為當時一股強度足夠大、持續時間足夠長的伽馬射暴襲擊了地球，使地球大氣損失了至少一半的臭氧，並使生活在地球表面的生命（包括負責光合作用的一切生物）暴露於危險的高劑量紫外線輻射中。

註：超超新星或者極超新星是質量超過太陽質量25倍的恆星所發生的超新星爆發，其亮度以及釋放的能量是質量為太陽質量8至25倍恆星超新星爆發的10倍。

生命「成也太陽，敗也太陽」

除了突如其來的「爆炸性」事件，那「溫水煮青蛙」的危險又是什麼呢？我們知道，從地球誕生至今已經經歷了重大的氣候變化，包括無數次冰川紀。特別是在大約6.5億年前的一段時間，地球上所有海洋都被冰覆蓋，成為了一個「冰雪星球」。對於我們現有環境的重大變化，不管是溫度升高還是降低，都仍可能破壞人類文明。然而，即使是全球氣候突變的影響，也無法和離我們最近的恆星——太陽的自然變化對我們的影響相比。真是「成也蕭何，敗也蕭何」，賦予我們生命的太陽同樣有可能是生命的剝奪者。

大約6.5億年前，地球上所有海洋在一段時間內都被冰覆蓋，成為了一個「冰雪星球」

詹姆斯·洛夫洛克（James Lovelock）在上世紀70年代得到微生物學家林恩·馬古利斯（Lynn Margulis）的支持，提出了著名的「蓋亞假說（Gaia Hypothesis）」。該假說表示我們的環境和地球上所有生命的進化都是一個龐大的，自我調節的生態系統的一部分。這甚至包括某種形式的氣候控制。洛夫洛克提出，自生命誕生以來，該生態系統一直在確保維持「適合生存的氣候」。

然而，早在1982年，洛夫洛克就在一篇和麥可·惠特菲爾德（Michael Whitfield）合作的論文中，研究了迄今為止一直在幫助地球抵抗逐漸變熱的太陽的溫室氣體——二氧化碳的含量水平。洛夫洛克指出，該系統在未來的某一天可能會崩潰。

隨著太陽亮度的增加，地球表面溫度隨時間的變化

今天我們在天空中看到的太陽被認為比它誕生之初明亮約30％。這要歸功於在過去45億年間位於其核心的氫原子不斷地通過核聚變轉化為氦原子。較重的元素增加了太陽核心的壓力，並加快了核反應的速度，因此它的光芒正在不斷加強。

根據目前公認的有關主序恆星——我們的太陽是一個非常標準的例子——的演化理論，這種恆星的能量輸出將隨著時間的推移持續增加。在今後幾十億年內，直到太陽的氫燃料開始用盡，抵達地球的能量增加趨勢都不會停止。隨著平均溫度的升高，這對地球上的環境和生命都會產生非常實際的影響。

氫的同位素氘和氚發生核聚變反應產生氦原子同時釋放出14.1MeV的能量

隨著時間的推移氫原子聚變成氦原子所釋放出的能量將不再足以與重力相抗衡，這意味著太陽的內核將開始塌陷。然而，這種塌陷將保持太陽內部的壓力足夠大，以確保核外氫原子聚變速度變得更快。反過來，這將進一步增加核心內部的壓力以及將氫原子聚變成較重元素的速度。

目前，我們的太陽正處於一個從燃燒其內核氫原子到燃燒包裹在一個溫度非常高、密度非常大的氦原子核周圍的球形殼體中的氫原子的轉變中途。一旦太陽完成了這一轉變，它也就步入了暮年——而不並不意味著它會變得更暗。

太陽的生命周期（大小並不符合比例）：目前的太陽大約45億歲正值一個主序恆星的壯年

由於重力的作用，位於太陽中心的核反應爐將變得越來越熱，直到組成內核的氦原子也能夠發生核聚變形成更重的元素。在此過程中釋放的能量將使太陽在大約75億年後膨脹成一個紅色巨人——紅巨星。該紅巨星的半徑會超過水星和金星的公轉軌道將它們吞噬，甚至有可能吞噬地球和火星。 就算我們的星球能夠逃過此劫不被變成紅巨星的太陽所吞噬，它也不再是宇宙中的那顆藍色的瑰寶，而已經蛻變成了一塊猶如煉獄的巖石，甚至難以支持最基本的單細胞生命。在地球表面溫度繼續升高到可以熔化巖石之前，它的海洋和大氣層都會被蒸發到太空中。

假設到那一天，人類仍然以某種形式存在，那麼我們肯定不可能生活在地球上。也許我們已經移居到了太陽系那些氣態巨行星的衛星上，屆時它們將正好處於紅巨星太陽的宜居帶內。我們也可能會進一步探索太空，以尋找可以成為地球2.0的太陽系外行星。

太陽變成紅巨星後，太陽系內宜居帶的變化

克卜勒452b號行星被譽為「地球2.0」，不知道在未來人類會不會在其上殖民

註：克卜勒452b（Kepler 452b），是美國國家航空航天局（NASA）新發現的太陽系外行星，直徑大約是地球的1.6倍，地球相似指數（Earth Similarity Index，ESI）為0.83，距離地球1400光年，位於為天鵝座。這是2015年為止發現的首個圍繞著與太陽同類型恆星旋轉且與地球大小相近的「宜居」行星，有可能擁有大氣層和流動水，被稱為地球2.0，「地球的表哥」。

我們的徵程如星辰大海

即使人類遭受了意料之外的「大爆炸」式災難，地球生命的終結也不會是簡單的戛然而止。隨著大陸板塊的繼續漂移、滄海變桑田，就像哺乳動物代替恐龍統治了世界一樣，地球上可能會有新的物種誕生，以填補變化過後巨大的生態空缺。

當然所有這些都不會在明天發生，因此不用太擔心這一切。要知道，我們人類也許是地球上第一個物種，有可能通過科學和技術，使自己在各種滅絕性事件中保存下來。

例如，位於美國麻薩諸塞州劍橋的小行星中心對小行星和彗星軌道的觀測記錄已有70多年的歷史。科學家對於可能撞擊地球的小行星採取的策略建議包括：

1. 分裂小行星，使它的碎塊在進入大氣後，會像流星一樣被無害地燃燒掉；
2. 通過核彈爆炸，雷射燒灼等技術手段改變其運行軌道；
3. 同樣通過和(2)中類似的手段降低小行星的運行速度，延遲其到達和地球軌道交匯點的時間，從而可以錯過地球。

科學家們提出的防止小行星撞地球的解決方案包括使用核彈摧毀小行星，或將其撞出交匯軌道

除了殖民宜居土衛六「泰坦」這樣的巨型氣態行星的衛星外，使地球擺脫被紅巨星太陽吞噬命運的最大膽設想出現在劉欣慈的科幻小說《流浪地球》及其同名改編電影中。人類將地球整體搬遷到一個新的運行軌道上去。

電影《流浪地球》劇照：人類為了避免地球被太陽吞噬，使用行星發動機使地球公轉軌道發生變化

附錄：一部地球未來編年史

• 現今的地球——生命綠洲
• 30萬年後——沃爾夫-拉葉（Wolf-Rayet）恆星WR104爆發，殺死地球上所有生命。
• 50萬年後——地球被一顆直徑1公裡的小行星撞擊，導致全球性的生物影響事件。
• 1000萬年後——由於人類的活動，地球上的植物和動物滅絕。
• 1億年後——和滅絕恐龍同樣大小的小行星將撞擊地球，釋放到大氣層上層的衝擊波和塵埃將給全球氣候帶來巨大的變化。
• 2億3千萬年後——地球的軌道變得不可捉摸。
• 5億到6億年後——臨近的超超新星爆發產生的伽馬射線摧毀整個地球臭氧層。
• 6億年後——太陽亮度的增加開始影響地球，板塊運動變慢並最終停止，而大氣中二氧化碳含量的下降則導致許多植物就此消失。
• 10億年後——地球表面溫度變得越來越熱，地球表面溫度達到了47攝氏度。
• 23億年後——地球外地核的凝固使地球的磁場消失。
• 28億年後——整個地球變得炙熱無比，甚至達到平均147攝氏度。
• 30億年後——由於月球不能維持地球自轉軸和公轉黃道面夾角，地球兩極變得極端混亂。
• 33億年後——水星可能撞向地球。
• 35億到45億年後——地表溫度達到1130攝氏度，地球變成一個升級版的金星。
• 75億年後——地球的自轉周期將變得和公轉周期相同。就有一面將永遠面對太陽。
• 75億9千萬年後——月亮墜向地球，分解成碎片撞擊地表；隨後，地球可能被紅巨星太陽吞噬。

地球的未來也許是這樣的，但是人類也許依然會生存下去