未來地球的命運將如何?其實主要取決於太陽的演化過程

2020-12-26 科學黑洞

地球是太陽系內八大行星之一,四大巖質星球之一,對於這類巖石結構的天體可以說壽命是無限的,除非有一天宇宙走到盡頭,超光速膨脹不僅僅讓星系發生退行,最後很可能會撕碎所有的天體,宇宙中普遍存在的物質就是一些微粒子了。從熱力學的角度來說,宇宙是一個孤立的系統,從有序狀態在向無序狀態不斷的轉化,最終變成熱寂狀態直到永遠。

宇宙中最常見的天體就是恆星了,它們是宇宙中能量的主要爆發點,行星的壽命有多久主要就要取決於自己所繞行的恆星。按照目前的發現,地球上最早在三十多億年前就出現了簡單生命,發展到現在已經有180多萬個物種,而那些沒有發現的物種會更多,這些生命的主要能量來源就是太陽,可以說地球的生機勃勃主要靠的是太陽,而未來地球的結局也取決於太陽這顆恆星。

宇宙中的能量來源

宇宙中目前已知有118種元素,大部分都是自然形成的,少部分是在實驗室中合成的,只能短暫的存在。原子主要由原子核和核外電子構成,而原子核內是中子和質子,繼續往下劃分就是夸克等基本粒子了。118種元素指的就是原子核內分別含有1-118個質子,例如氫原子核內就含有一個質子,同時含有一個中子和兩個中子的時候分別是氘、氚同位素。

宇宙誕生於138億年前,由一個無限緻密的奇點暴漲經過不斷的膨脹,形成今天930億光年直徑的可觀測宇宙,從奇點暴漲質子和中子開始出現,可想而知最先形成的元素就是簡單的氫原子、氦元素、鋰元素等等。含量最多的氫氦元素在自身的引力作用下,會向著密度較高的地方聚集,開始形成宇宙的第一代恆星。

氫原子在高溫高壓的環境下發生碰撞會聚變成更重的元素,而恆星發光發熱的根源就是內核處發生的氫核聚變。太陽每秒鐘內核處都有6億噸的氫氣發生核聚變,生成5.95億噸的氦,整個過程中損失了500萬噸的質量,這些質量會按照愛因斯坦的質能方程轉化為能量,最終以光和熱的形式釋放出去。

太陽的演化過程

前文已經說到了太陽內核時時刻刻都有氫核發生聚變,那也就意味著太陽的質量是不斷的在減小的,因為有質量損失。在這個過程中核聚變的輻射壓和恆星自身的引力塌陷相互抵抗著,但是隨著核聚變的不斷進行內核處的氫含量越來越少,而氦的含量逐漸的升高。

這個時候氫核的聚變輻射壓已經不足以抵抗自身的引力塌陷作用,內核開始不斷的向內壓縮,密度和壓力不斷的增加,直到達到一個臨界點,內核不斷收縮外殼不斷地膨脹,這個時候太陽會處在一個短暫的紅巨星時代,其實說短暫至少相對於恆星的幾十億年上百億年壽命來說,紅巨星會持續數百萬年。

同時太陽內核處的環境越來越極端,溫度壓力不斷的升高,達到某個點的時候內核處含量很高的氦就要發生核聚變了,這個過程同樣是很短暫的,氦核聚變生成碳和氧元素,這個過程的發生會繼續使太陽膨脹,同時會釋放出巨大的能量。這個過程其實也就是大劉在《流浪地球》中所描述的氦閃,如果地球還在原來的軌道,那麼瞬間就會被「融化」。

氦閃也是重要的一個過程,因為氦核的聚變才能形成更重的元素,最終太陽演化到生命的後期內核處主要元素就是碳和氧等,也就是緻密星白矮星。

人類如何應對這樣的變化?

其實我們可以看到地球未來的命運已經是固定的了,太陽的氦閃會使四顆巖石星球瞬間汽化,而太陽進入紅巨星時代之後,它的外邊緣會延伸到接近火星軌道的位置,這意味著地球即使逃過氦閃,那麼最終也會被太陽所吞噬逃無可逃。

但其實恆星的壽命都是很漫長的,當然質量越小壽命越長,因為質量小自身的引力塌陷作用較弱,核聚變的效率就不高,那麼恆星就可以「燒燃」非常的久,像我們太陽這樣的黃矮星,按照它的質量太陽的壽命大約是100億年,目前已經過去了大約50億年,可以說隨著太陽輻射能的越來越高,未來可能還有二三十億年的舒服時間。

因為太陽輻射能的增加,宜居帶會不斷向外移動,地球上的溫度會越來越高,那麼在這段時間內人類就需要想辦法尋找新的宜居家園了,當然這個時間是非常漫長的。人類在地球上才發展繁衍了數百萬年的時間,已經發展到了現在的樣子。很難想像這樣漫長的時間,人類文明等級會發展到什麼樣的高度。

在宇宙中的生存模式其實已經很確認了,就是不斷的尋找能量不斷的發展,而宇宙中都是以恆星係為基本單元的,那麼就是不斷的尋找宜居行星,來吸取中心恆星的能量,從而支持文明的發展。

文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。

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