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本文作者:赵洋

万物生长靠太阳,万物的毁灭也取决于太阳。

金融危机的阴影之下,人人自危。未雨绸缪的人们纷纷为未来做起打算。总有人比普通人看得更远些。现在就有这样的科学家,其目光超越了一时的汇率起伏和股票涨跌,投向了“太阳系遭遇灾变后,人类向何处去”这样的远景。

太阳变得狂暴

太阳虽然不是宇宙的中心,但它却是对我们最重要的恒星。它给地球带来光和热,既是光明的来源,也是生命的源泉。太阳是地球生命最主要的能量来源。除了核能、地热、潮汐能以外,人类所有的能源都直接或间接地取自太阳。即便是这样一颗母亲般慈祥的恒星,也会因生老病死的自然规律变得越来越狂暴。现在每隔十年一次的太阳黑子活动期只是干扰全球的无线电信号、令航空和通讯不便而已。在遥远的将来,它的咆哮将撕毁地球生命脆弱的保护层——磁层与臭氧层。届时太阳对人类造成的损伤可就不是皮肤癌这么简单了。

虽然现在太阳尚在温和而有节制地发光发热,但再过50亿年,太阳将开始慢慢转变成一颗膨胀的红巨星。它的外层气体将会不断膨胀。70亿年后,太阳的体积和亮度达到最大值,那时,太阳的外壳将会吞没整个地球。未来的地球人如何避免被太阳烤焦的命运?

这不是科幻片中的假设,而是恒星生老病死的客观规律。在距今40亿年后,太阳的亮度将增加11%,与之对应的是地球陆地温度平均上升到大约50摄氏度(相当于现在沙漠中的最高气温)。海洋因温度升高,海水会慢慢蒸发掉。可以想象,不少植物和动物将很难适应这种温室环境,不过一些被称作古生菌的单细胞有机体将会幸存下来。稍后不久,一旦水蒸汽进入大气层,太阳发出的紫外线将导致水分子分裂,构成生命细胞所需的氢将会慢慢泄漏到太空中。

在《圣经》记载的传说中,诺亚一家得到神谕,建造巨舟保全了人类和所有的动物代表。未来的人类如果面临这样的天地巨变,也将在科技的“神谕”下,把地球改造成一艘方舟,载着所有生灵逃离火海。如果我们的后代或者我们之后的其他智能生命形式想幸存下来,他们必须移居到其他地方。但是他们要移民到哪里呢?而且怎样才能移居到那里呢?

移动地球

一种可能的方法将是利用火箭移居到其他行星上。假设届时地球人仍像现在一样多。再假设那时运载能力最大的载人航天器仍是航天飞机(每次载6人)。然而要运走67亿人,大约要发射10亿架次航天飞机。即使每天发射1000架航天飞机,也需要2700年才能将所有地球人运往太空。人们到达新驻地后,生活方面又会遇到麻烦。移居到其他行星需要将这些行星地球化,才能为地球移民提供生活所需的食品、水和氧气。既然如此,我们为什么不能像蜗牛一样,带着地球家园一道移民呢?

为了躲过太阳爆发的灾难,圣克鲁兹加州大学的格雷格·劳林和他的同事丹·柯里肯斯基,以及密歇根大学的天文学家佛瑞德·亚当三人为地球选择了一个最终目的地。那是一条围绕太阳的轨道,该轨道与太阳的距离是地球现在的轨道与太阳之间的距离的1.5倍,相当于现在的火星轨道。当太阳在几十亿年后进入红巨星阶段,它的亮度将是现在的2.2倍,那时该轨道处获得的阳光大约跟地球现在获得的阳光一样。将地球移到该轨道上,大约需要将地球的轨道能量增加30%。他们表示,通过改变遥远太阳系的冰体的轨道,让它们从地球附近经过,将它们的一些轨道能量转移给地球,可以实现推动地球的目的。

这有点儿像多米诺骨牌,通过小质量的彗星或小行星的引力拖曳,“四两拨千斤”地移动地球。轻微的引力拖拽方法是,让飞船飞到那颗天体附近,利用引力使它偏离原来的运行轨道。也可通过在彗核上钻孔,让一部分冰体喷射出来,把彗星体向相反方向推进。

这种方法也存在很大风险,因为小天体们必须从距离地球表面仅10000公里的地方飞过才能对地球产生可观的拖曳力。这些天体可能比6500万年前杀死恐龙的那颗小天体更大,因此一个小小的“偏差”就有可能会酿成大错。劳林和他的同事们对待这个问题非常严肃,他们在论文中警告说:“直径是100公里的天体以宇宙速度与地球相撞,将使大部分生物圈绝种,至少细菌级别的生物都会灭绝。这并不是夸大其词。”

地球可能自动远离太阳

但也有对地球将随着太阳一同消亡的观点提出了质疑。英国Sussex大学的几位天文物理学家认为上述观点忽视了太阳在氢气烧光消亡时会失去大部分重量,其对地球的引力也将随之显著减弱这一重要的因素,地球因此不会成为太阳的“殉葬品”。

这些天文物理学家指出,太阳几近消亡时其体积会极剧扩张,但地球不会被吸入太阳内部,因为地球的运转轨道也将随着太阳体积的扩张而远离太阳中心。

【图片出处:http://wikiwalls.blogspot.com

上述天文物理学家之一、罗伯特-史密斯博士表示,太阳将在大约77亿年之后体积增大到现在的120倍,同时将距其最近的金星和水星吞没,但人类居住的地球却可以逃脱这一劫难,因为地球距离太阳更远。

史密斯博士称,太阳最终将由一个巨大的红色星体变成一个体积极小的白色星球,直径仅1万英里。他说:“地球不会随太阳的消亡而在太空中消失,但那时地球是否还是今天的样子现在还是个未知数。”

小贴士:怎么预测太阳的寿命?

松鼠可能认为松树林是永恒的,但永恒的概念往往与观察者的寿命有关。虽然恒星的寿命从几百万年到数十亿年不等,远远超出现存人类社会的历史长度。但宇宙中恒星的数量实在太多,总有一些恒星分别处于老、中、青、幼年时期。通过观察形形色色的处于不同演化阶段的恒星,天文学家有把握估计,像太阳这种大小和光谱型的恒星还有多少寿数。

宇宙的焰火

比起太阳衰亡引发的人类灾难外,还有一种由“太阳”引发的灾难,它的来势更加凶猛。这是那些遥远且巨大的“太阳”发威导致的。

与太阳温吞水式的衰老相比,大质量恒星的塌缩要比次贷危机来得更快。如果某个恒星的内核质量堪与太阳相比,那么在强大引力作用下,一秒钟就可以从地球的大小坍缩为半径10公里大小。最后它将以接近光的速度崩塌,原子都被压碎,原子核外的电子被压入原子核,正负电荷抵消,恒星的残骸以一种中性不带电的中子状态存在。在这一过程中,垂死的恒星将回光返照般地释放存于原子内部的能量,其光辉将令一亿个太阳相形见绌。这就是超新星爆发,宇宙中最辉煌的焰火。

【图片出处:维基百科。Supernova remnant N 63A lies within a clumpy region of gas and dust in the Large Magellanic Cloud.】
太阳质量较小,不会有这般绚烂的结局。但在太阳系厕身其间的银河系里,确有一些具备成为超新星潜质的恒星。这样的超新星爆发,会给地球带来怎样的灾难呢?1885年在仙女座星云附近发现了一颗超新星。据测定,它在6天的时间里发出的光相当于太阳在100万年里的发光总量。好在这颗超新星离我们有一二百万光年之邀,强烈的光线到地球已经变得非常微弱。

2004年12月27日,人马座方向的一颗中子星突然爆炸,短短0.2秒内,其释放出的伽马射线相当于太阳25万年里发出能量的总和!

参与中日合作研究该爆发事件的天文学家宫崎敦史博士说:“这次爆炸发生的地点离地球足够远,就像在别人家的后院,假如发生在隔壁,那人类的麻烦就大了。”天文学家指出,如果离地球在10光年以内,这样强度的爆炸足以毁灭地球上所有物种。

好在超新星爆发是有预兆的。我们可以通过不间断的天文观测,检测可能爆发的红巨星(离地球较近的那些)的变化,提前采取应变措施,如蛰伏于地下隐蔽所或向太空迁徙。

超新星也不完全是生命的终结者。它在爆发时释放的射线会使被辐射的生物加速变异过程。变异有好有坏,不良变异被自然淘汰,好的变异一代代遗传下来,更具生命力和竞争力的全新物种也就诞生了。天文学家在银河系中发现过不少超新星残骸,它们在遥远的地质年代都发生过惊天动地的爆发,而且其辐射必然曾波及地球。这或许可以解释在生命进化史上多次的物种灭绝和新物种爆发式增长。人类只希望,自己不会像那些不幸的远祖一样,成为被超新星爆发所淘汰的一群。

当然,亿万年太久,只争朝夕。科学家可以把以上这些灾变的应对方法当作锻炼头脑的“思想实验”,普通人们则更要立足当下,先把脆弱的地球保护好再说。否则等不到太阳发飚的那一天,人类已经因环境恶化或核战争自绝于地球襁褓中了。

诺亚方舟,在太阳熄灭前起航 - 科学松鼠会 - 科学松鼠会
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4011篇文章 5年前更新

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