五十億年後地球會被太陽「吃掉」

眾所周知,太陽並不是永恆的存在,然而,它終將走向生命的盡頭。在科學家的描述中,大約50億年後,太陽會膨脹成一顆紅色巨星,然後會有一個強大的氦閃光。那時,地球很可能被太陽吞沒,一切都將結束(如果地球仍然存在的話)。

五十億年後地球會被太陽「吃掉」

這是一個悲傷的故事,但好消息是,它似乎離我們很遠,我們根本不會擔心。相比之下,我們更感興趣的是,為什麼太陽會在50億年後膨脹并吞噬地球,具體原因是什麼?今天,我們將進一步了解這一現象的原因。在許多人的印象中,太陽是一個大火球,但它不是。事實上,太陽核心只有一小部分是「燃燒的」,不到太陽半徑的四分之一。太陽核心的核聚變反應不斷以高能光子的形式輸出能量,在太陽內部形成強大的輻射壓力,這使得核心外的氫幾乎不可能進入太陽的核心反應區。這意味著,在太陽的長壽命中,只能消耗太陽的一小部分氫,這無疑大大縮短了太陽的壽命。根據這個模型,科學家們輸入了通過實際測量計算出的相關數據,推測太陽核心的氫元素可以支持太陽「燃燒」大約50億年。

五十億年後地球會被太陽「吃掉」

太陽之所以能保持目前的穩定狀態,是因為其自身的重力和內部輻射壓力處於動態平衡狀態。50億年後,太陽核心的氫元素耗盡,它將向內坍塌,因為抵抗自身引力的內部能量喪失。在崩塌過程中,釋放的重力勢能將促進太陽核心區的溫度和密度,隨著溫度和密度上升到一定程度,核殼中未參與反應的氫元素將被點燃。這就是所謂的「氫殼核聚變」。最內層的「氫殼聚變」被點燃后,其產生的高溫將點燃外層的氫,從而在太陽核殼區引發一系列劇烈的氫聚變反應,由此產生的巨大輻射壓力將「炸毀」太陽殼,所以太陽的體積會迅速膨脹,變成一個紅巨星。根據相關計算,太陽的半徑將猛增200倍,其巨大的表面將到達地球的軌道,因此地球很可能被它吞噬。

五十億年後地球會被太陽「吃掉」

值得注意的是,太陽膨脹后能量密度急劇下降,太陽表面的溫度將大大降低,太陽表面轉變成一個紅巨星。所以50億年後,即使太陽吞噬地球,也不會像人們想象的那樣「無渣」。它很可能只會剝落地殼,而地球堅硬的鐵和鎳核心將「存活」(這對地球上的生物來說毫無意義)。氦閃光是什麼?氦閃光的基本條件是恆星中氦元素的聚變反應被點燃,氦聚變所需的溫度至少為1億攝氏度,這是太陽膨脹前無法提供的溫度。太陽核心在轉變為紅巨星后,將因內部壓力損失而繼續坍塌,溫度和密度將進一步提高。當到達臨界點時,氦聚變的核心被點燃。

五十億年後地球會被太陽「吃掉」

此時,太陽的核心已經是一顆「准白矮星」。大量以氦為主的物質以簡單狀態存在。由於簡單態物質的密度很高,其體積不會因為溫度的變化而發生變化,所以此時氦核聚變的反應速度異常之快,單位時間內的能量輸出可以達到數十萬甚至數億顆正常恆星,所以稱之為氦閃。氦閃光是太陽的最後一次「瘋狂」。之後,極度膨脹的太陽會慢慢冷卻下來。它巨大的外層將形成一個壯觀的行星狀星雲,而由其緻密核心形成的白矮星仍有自己的輝煌。白矮星中沒有核聚變反應,其溫度將在太空中逐漸消散。幾億年後,當它的能量耗盡時,它將成為宇宙中的「幽靈」——黑矮星。

五十億年後地球會被太陽「吃掉」

當然,上述只是整個太陽系不受任何干預、不考慮人類文明因素的可能未來。顯然,如果人類文明能夠持續50億年,其科技水平一定要高於我們現在的想象,我們相信未來的人類能夠很好地解決這個問題。

2020年,是不平凡的一年,是被歷史載入史冊的一年,讓我們沉痛悼念抗疫犧牲的英雄們,你們的貢獻我們不會忘記,英雄們一路走好!

地球
太陽系
核聚變