如果太阳成了红巨星,地球会变成什么样,还会有生命存在吗?


综述

在我们的头顶之上,如果单单只是用眼睛去观察,最闪亮的莫过于太阳了,其他的恒星由于距离地球非常遥远,从地球上来看,它们只是一些斑斑点点的星辰,还没有芝麻大。

亿万年以来,太阳一直照耀着地球,陪伴着这颗岩质行星从荒芜走到了万物生长的21世纪,自人类拥有记忆和文字以来,这颗天穹上最璀璨的“明珠”就已经在人类的口中、笔中屡屡出现。

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比如在我国,古代的人们认为东南海以外的地方存在着一个国家——羲和国,里面有一位女神,名同此国,叫做羲和。当太阳落入黑夜会受到污染,羲和就会将太阳洗干净,让它在新的一天作为纯洁无瑕的朝阳升起。

也有一个说法是,羲和与帝俊孕育出了10个太阳,并且还让它们每天轮流上天“工作”,来往于东西两大神树,从而为人间带来光热。

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但是后来它们并未听话,有一次10个太阳全部出来玩耍,顽皮的它们完全没有意识到给人间送去的灾难,致使民不聊生,哀鸿遍野,直到神箭手后羿出手,射下了其中9个太阳,留了一个为人们“工作”。

然而随着科技进步,人类对于太阳系的认识加深,我们也更加了解太阳,却发现原来太阳并不是会永恒存在的,根据对太阳质量和恒星发展变化的分析,科学家认为在未来太阳会变成一颗红巨星,那时候地球或许将会发生翻天覆地的变化。

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太阳

太阳作为一颗黄矮星,寿命大概是100亿年左右,从它诞生一直到现在,太阳已经有45.7亿左右的岁数,无疑是过去了一半的时间,这也说明太阳会在大概40亿年之后成为红巨星。

人类的文明历史其实只有五千年左右,真正意义上的科技发展也才只有几百年的时间,太阳几十亿年的发展历程我们无法真切地进行观测,只能根据现有的科技手段来模拟确认。

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当前最主流的太阳系形成假说是“星云假说”,科学家们认为,早在46亿年前左右,太阳系其实并不存在,这里只有一片自转运动的原始星云,可能是巨大的星际云所分解出来的氢分子云。

在该原始星云自转的同时,由于它本身质量较大,于是在重力的影响下逐渐坍缩,而按照角动量守恒的定律,原始星云自转的速度也会越来越快,慢慢变成了一个星盘,中心位置形成了一颗原始的恒星——太阳。

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在原始恒星刚刚形成的5000万年里,内核极高的密度以及压力使得里面的氢不断发生热核反应,并且后者还在不断加强反应,直到达到了静力平衡,即向下的重力和向上的热压力相抵消,这颗原始恒星才成为了真正意义上的太阳,成为主序星,并且越来越亮。

最早的太阳亮度其实只有现在的70%,根据科学家们的研究和分析,最后得出太阳每到11亿年就会增加10%的亮度。

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这其实也是因为太阳一直在燃烧着内核的氢,将其通过核聚变的反应转化为氦,即4个氢原子核变成1个氦原子核,随着氢的反应,太阳会不断加快燃烧的速度,温度也会越来越高。

在氢进行核聚变的过程当中,最后得到的氦原子核会比4个氢原子核少部分的粒子,产生中微子和太阳辐射,从而成为了向外发射的光和热,为太阳系带去能量。

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按照爱因斯坦的相关方程E=mc^2,4个氢原子核加起来的质量大概是4.0291个道尔顿,即原子质量单位,1个氦原子核是4.0015道尔顿,也就是说它们会损失0.0276道尔顿。

经过换算,最后我们得出太阳内部的核反应每秒钟会损失420万吨左右的质量。

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太阳中的氢也不是无限存在着的, 尽管太阳本身具有2000亿亿亿吨的总质量,甚至是太阳系的99.86%,所损失的质量几乎不会对太阳本身造成太大的影响,氢的含量也十分充足,但是事实上太阳只有内核才会发生核反应,外部的氢基本上不会参与其中。

在太阳核心的氢消耗得差不多后,因为质量不够,它的内核温度无法再对其他元素进行核反应,所以无法爆发成为超新星,只能进入红巨星的命运。

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在这个过程中,太阳核心由氢转化成为的氦会在重力的影响下收缩,并且温度不断升高,同时紧靠着核心外侧氢又会因为受到了内核升高的温度的影响,逐渐加快核聚变反应,从而使得热量不断增加,导致太阳向外膨胀扩充,如同一个肿胀的气球。

在太阳变成红巨星后,它的大小将会向外扩大目前的200倍左右,甚至可能会来到地球目前所运行的轨道附近,那么这个时候的地球将会变成什么样子呢?

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地球会变得怎么样?

当太阳成为红巨星,不断膨胀的太阳将会吞没水星、金星,甚至或许会踏足地球的轨道,但是因为恒星风的原因,即从恒星不断向外高速运动的星风,会将恒星内部的物质裹挟着带走,在它的影响下,太阳到时候会失去30%的质量。

我们都知道,物体的引力与质量有关,减少了质量的太阳所具有的引力也会被削弱,从而使得周围行星受到的牵制力减小,因此那时候的地球轨道或许将会朝着外侧变化移动,如果是这样,那么地球可能将不会被太阳吞食。

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抱着这样的想法,科学家们针对这个问题建立了恒星演化的模型。

经过计算以后,他们认为在太阳开始红巨星,也就是当它75.9亿年“高龄”的时候,它向外膨胀的速度会非常迅速,能在500万年左右膨胀到最大半径,大概是现在太阳的256倍,质量也会流失到现在太阳67%的程度。

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科学家们认为,虽然太阳质量减少,地球受到的引力影响被削弱,从而轨道能够扩大,但是哪怕是地球能够再扩大到目前轨道范围的50%,太阳也足以将它吞没,甚至还可以再朝外膨胀一段距离。

如果按着这些科学家们的说法,那么就表示地球未来无法脱离红巨星的吞食,并且会被点燃成为一颗“火球”,地球上的生命必然不复存在。

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事实上,在地球被成为红巨星的太阳吞没之前,地球上就不会有生命存在了,因为地球上都是碳基生物,对于环境的要求极为严格,比如人类哪怕是在40摄氏度的温度下,没有适当的降温措施,都有可能会因为高温中暑而死亡。

更别提随着太阳的年龄不断增加,它每11亿年就会增加10%左右的光热,等到40亿年左右过去,太阳将会再升高大概40%的温度。

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按照这样的情况,太阳附近的宜居带将可能会处在距离地球极其遥远的位置,地球也会因此无法存在液态水,地表丰富的海洋全部会被蒸发殆尽,大气层也将消失,依赖于空气和水源的碳基生命必然无法存活。

甚至都不用等到40亿年后太阳变成红巨星,从现在开始算起,10亿年后的太阳温度就已经非常高了,地表的水源也无法保持液态,或许从此地球上就不会再有生命存在。

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而且宇宙的发展非常多样,地球的生命又极其脆弱,可能在未来,一场突如其来的陨石降落、一次距离太阳系较近的超新星爆发等意外发生,这些都可能会导致地球的生命彻底灭绝。

比如金星和火星,科学家们发现这两颗行星在远古时期都有大量的液态水和大气层,非常符合人类对于宜居行星的要求。

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但是可能就是因为早期发展的过程当中,有大量的小行星或者陨石冲进太阳系,对金星和火星冲撞,导致了它们变成了如今这样——一个是极其炎热、大气层浓密的“烈狱”星,一个是较为寒冷、没有液态水存在,并且大气稀薄的荒漠星。

与此同时,人类的活动也在不断消耗着地球的资源,虽然对它本身的影响并不多,但是大自然中多种多样的生命却遭到了巨大的影响。

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大量生物的生存家园被人类侵占,自然环境愈加恶劣,污染、温室效应、失衡的生态链等等原因,21世纪的物种灭绝的速度和数量都在增加,不少科学家认为,第六次的生物大灭绝已经来临。

这样下去,地球上的生命或许也会因为人类的行为而遭到灭亡。

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但是如果不考虑其他因素,只是研究太阳成为红巨星带来的危害,那么10亿年的时间已经足够人类的科技飞速发展,那时候的人类也不再被限制在太阳系无法“出门”,他们必然能够研发出达到光速甚至是超光速的宇宙飞船,可以进行星际航行,对之前寻找到的宜居行星进行实地考察,分析是否适合人类进行移民。

人类将会彻底逃离太阳系,或许成为了星际居民,与外星文明进行友好的互通往来,并将地球文明发扬光大。

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结论

总而言之,当太阳成为红巨星,地球也会迎来彻底的灭亡,而未来有着无限的可能性,人类的力量更是超乎想象,只要人类团结一心,努力发展,那么地球的生命也会在遥远的星际再次繁衍壮大。

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页面更新:2024-05-20

标签:巨星   地球   太阳   生命   太阳系   恒星   行星   温度   人类   质量

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