地球未来的命运如何 或被太阳吞没或被烤干
【奇闻快递】6月21日消息,不知道你注意到没有?所有“超级英雄”片都喜欢表现英雄是怎么诞生的。大家都想知道蝙蝠侠、金刚狼和绿巨人是怎么变成他们现在这样子的。却没有多少人知道英雄暮年的故事。对于太阳系来说也一样,很少有学者研究太阳系的未来会是什么样的。
太阳已经存在了 45 亿年。在这段时间里,太阳几乎没有什么改变。地球生命生活得很滋润。为什么我们还要去想遥远的未来会怎样?原因在于,天文学家在观察其他恒星的近旁时,经常会发现行星死亡带来的迹象!虽然还没有目击到行星的死亡过程,却已经发现了因行星系统死亡而形成的“凶案现场”。天文学家在死亡恒星的尸骨——白矮星的光谱中,检测到了“凶案”为何发生的蛛丝马迹。
太阳其实是一直在改变的,只是需要时间。今天的太阳比 45.7 亿年前它诞生时要亮 30%。在接下去的五十亿年中,它的亮度还会缓慢上升,随后,戏剧性的一幕即将开始。太阳的内核中,用于核聚变的氢燃料将耗尽。太阳会继续使用外壳中的氢进行聚变,而这会使它膨胀成一颗红巨星。红巨星的温度要低于今天的太阳(因为它们更红),但是由于它们体积非常大,所以看上去极为明亮。猎户座右肩的参宿四,就是一颗红巨星。
太阳的红巨星阶段将持续数亿年时间。这是太阳生命中一个非常有意思的阶段,因为此时土星的温度将接近今天地球的温度,届时土卫六(泰坦)、土卫二(恩克拉多斯)这些让地外生物学家感兴趣的地方,有可能会变得气候宜人。
改变了的太阳会导致行星轨道发生调整。太阳变成红巨星后,内行星会被吞没。离太阳远的行星会进入更远的轨道,因为随着太阳风不断地把太阳表面的物质吹走,太阳的质量会降低。太阳的引力减弱后,行星的轨道直径自然就会变得更大,就像一个美女上了岁数皮肤就会松驰,腰围就会变粗一样。现在,红巨星太阳已经变得相当大,它的体积将是原来的 100 倍左右,其表面将抵达今天的地球轨道。我们的行星将处于危险的境地:它既有可能被太阳吞没,也有可能转移到更远的轨道。(当然,对于生命来说这都无关紧要,因为在接下去的 20 亿年内,在太阳变成红巨星并把地球烤焦前很久,地球上的海洋就已经蒸发殆尽。)
与此同时,太阳的内核将收缩,温度和压力将增高,直至氦聚变反应开始。闪烁几下后,太阳便会抛掉它的外层,变成“行星状星云”(这个古老的名字其实与“行星”无关,只是沿用旧习)。这时,只有太阳的内核才会被保留下来,这是一个小小的白矮星,它将一直保持稳定,并在永恒的时间长河中缓慢地冷却。白矮星的体积只有地球那么小,但质量却几乎和太阳一样。因此它们的表面引力极强,所有比氢或氦重的物质都会从它的大气中沉淀下来,并在几天至几个月时间内落到白矮星表面,这段时间用天文学尺度来看,只是一眨眼。
当我们观察白矮星时,它们中的很大一部分都是被“污染”的:它们的光谱并不是纯粹的氢或氦,它们的外层包含了许多岩石物质。因为沉淀过程发生得非常迅速,因此这些岩石物质可能是最近才与白矮星相撞的。这就是我说的“凶案现场”。但是究竟发生了什么?
下面是我们所认为的事情真相。随着行星轨道的变化,随着恒星变成红巨星,并随后变成白矮星,小行星和彗星将变得十分不稳定。这些小天体会在引力弹弓的作用下四处乱飞,其中一部分会非常接近白矮星。因为白矮星非常小,小天体在它表面撞毁的可能性不大,而通常会被它的引力撕成碎片。这些碎片会在白矮星周围形成一个围绕着后者运行的盘状结构,并缓慢地坠落到白矮星表面,所以我们才会在观测中发现它们带来的“污染”。
形成完美对照的是,被“污染”的白矮星告诉我们的,不仅是行星系统的死亡,还有许多关于它们诞生的往事。小行星和彗星通常是行星形成后的剩余物,而对多个白矮星“污染”的观测表明,它们与地球上陨石的成份是相同的!这些系外行星的基本构造可能和我们太阳系是相同的。一些白矮星“污染”物所表现出的迹象还表明,给它们带去“污染”的小行星富含水份;这表明在这些行星系统中的类地行星上,可能有湖泊和海洋。不幸的是,告诉我们这一切的,是一个死亡的行星系统,这些湖泊和海洋早就已经不存在了。
60 亿年后,太阳将变成一颗白矮星。地球既有可能被红巨星太阳吞没,也有可能只是被彻底烤干。遥远的观察者可能会在这个平淡无奇的白矮星周围,发现曾经有过一个淡蓝光点的细小线索——它光谱中极不起眼的独特谱线——那是一个死去已久的行星系统留在凶案现场的“血迹”。