發表日期 3/8/2022, 9:56:32 AM
失望!太陽可能會最終“吞掉”地球
關於太陽和地球的最終結局,我給大傢帶來瞭一些好消息和不好的消息。
好消息是當太陽開始死亡並膨脹成一顆紅巨星時,我們會擁有一個很好的“座席”來觀察這個場景。
而不幸的消息是:這個“座席”將位於太陽內部!
怎麼樣?
不過也不用太過恐慌,因為你可以等到70億年後再擔心這些,那時這一幕纔會上演。
關於像太陽這種恒星的死亡問題,幾天前我寫過一些內容,這裏再簡要概括一下:
太陽當前是一顆非常穩定的恒星,氫在其內核進行聚變反應,轉化為氦和能量。從內核釋放到外層的能量支撐著太陽的膨脹,就像一個鼓起來的熱氣球一樣。這個過程已經進行瞭40億年,這就是我們當下所處的階段。
但是隨著時間的推移,太陽內核的氦元素越積越多,而氦隻有在更高的壓力和溫度下纔會參與聚變,因此內核的氦元素隻是惰性的待在那裏並緩慢的被加熱而已。大約60億年之後,內核的氫元素耗盡,內核將收縮並升溫,導緻氫元素在內核外形成一個比較薄的核聚變的殼層,然後導緻更多的氦加入內核,內核進一步壓縮並升溫,再過幾億年之後,即可達到氦元素核聚變的臨界點,導緻氦開始進行核聚變反應。上麵的過程不斷重復,但氦聚變成瞭碳和氧元素,在內核中開始積纍,並釋放大量能量。
這個過程在太陽核心的深處發生,而外層會受到影響,雖然緩慢,但確實會受到影響。當氫的外殼聚變反應時,外層將會極大的膨脹,使太陽變為一顆紅巨星,而當氦開始聚變反應時,它將會縮小一些,然後又由於碳和氧的堆積再次膨脹。
圖中左下角的那個小黃點是當前處於主序星階段的太陽大小(140萬公裏,0.01天文單位),約70億年後它會膨脹到紅色區域這麼大(1.5億公裏,將近2個天文單位,一個天文單位是當前地球和太陽的平均距離),貢獻者:烏娜 瑞塞內
這個看上去有點有趣,當然這個有趣的意思是指嚮太陽係內側的行星點燃一個噴燈!
當太陽變成紅巨星時,它會膨脹到吞沒水星和金星,這兩顆行星會在太陽內部幸存一陣子,然後在等離子體中它們會越轉越慢,逐漸落嚮太陽核心並最終被汽化。
而地球的命運並不太確定。當太陽膨脹時,它會嚮外吹齣一種亞原子粒子形成的風,和太陽風類似,但是要緻密的多。而太陽會失去部分質量,導緻它的引力下降,引起行星軌道的擴張。但是地球恰好在被太陽吞沒和逃離太陽的分界綫附近,它的命運要看具體的物理情況,比如太陽究竟會失去多少質量。我已經在各個期刊上看到來來迴迴的反復爭論瞭。
這幅藝術想象圖描述瞭當太陽成為紅巨星時,如果地球處於太陽外麵,它是如何遭受炙烤的。貢獻者:維基共享資源
我最近正好和以前的碩士學位顧問諾姆 索剋討論過瀕死恒星的事情,他隨口提起他做過的數學計算。在2018年發錶的一篇論文中,他研究瞭太陽究竟會失去多少質量的問題,如果一顆瀕死恒星吞噬一顆木星一樣大的行星,那麼這顆大行星在鏇轉過程中會帶走恒星的很多物質,就像一個叉子攪起一碗生雞蛋一樣。然後恒星就會鏇轉得更快,導緻它更容易拋掉物質。許多恒星在它們附近都存在這種大質量的行星。
但是如果恒星周圍缺少這種大質量行星,它就不會失去那麼多質量,也就是在恒星的擴張過程中,它仍然可以抓住它近處的行星。
是的,我們太陽係正屬於這種情況,水星和金星並不會在太陽內部掀起什麼風浪,它們隻會漸漸死亡,因此太陽風不會很強,太陽也會保住更多的質量,它的引力不會下降得很厲害。
這意味著地球會位於太陽這顆紅巨星之內,遭到太陽的吞噬。
此圖上半部分錶示從現在往後75億年開始,太陽半徑相對於當前太陽半徑的變化,而下半部分的圖錶示以地球軌道大小來衡量的太陽半徑。不同的顔色錶示不同的物理模型計算結果,但總之我們會看到太陽不斷的擴張、收縮、再擴張的變化。下半部分圖中,當太陽大小(以地球軌道大小來衡量)大於1時,地球便處於太陽之中瞭。可以看齣,在某些模型中會齣現這樣的結果。貢獻者:索巴齊、索剋
注意,即使是另一種情況也很不妙。那時地球就算位於太陽的外麵,太陽也會膨脹到占滿地球的天空,它的熱量足以讓地球的岩石沸騰,因此無論地球在太陽的內部還是外部,這隻是一個技術性的細節問題。不管是哪種結局,我們的行星都會被烤熟。
再提醒你一下,我們討論的事情距離目前有70到80億年,如果你在擔心你的養老金和即將到來的選舉,那麼不用擔心它的影響。並且太陽在緩慢的升溫,大概幾億年之後,地球就將無法居住。
好可怕!
我真的希望在那遙遠的未來無論人類變成什麼樣子,我們能夠在星係中尋找更涼爽的地方。誰知道呢,也許我們會把地球拖到一個安全距離上(當然,坦率地說,這比較難,因為當太陽進入紅巨星階段時,它的波動很大,地球將需要時不時的進行拖動纔行)
我一般會從科學價值方麵去看待事情,甚至也會有感性的時候,但是我們還需要關注更多的事情。對未來的探索總是非常有趣的,我們會學到很多,但是我學到的是我們需要珍惜當下的時光,並不懈努力以獲得最好的結果。沒有什麼是永久存在的,即使是恒星和行星。
BY: Phil Plait
FY: TelescopeX
如有相關內容侵權,請在作品發布後聯係作者刪除
轉載還請取得授權,並注意保持完整性和注明齣處