太阳构成于距今46亿年前,它经过中心区域的氢核聚变不断发生能量。现在,太阳的温度与日地间隔刚好适中,这让地球既不会太热,也不会太冷,液态水可以存在于地球表面,生命可以在地球上繁衍生息。没有太阳,也就不会有地球生命。
依照现在的焚烧速率来预算,太阳的氢核聚变还能再继续大约50亿年,太阳依然可以不断给地球供给能量。50亿年后,太阳开端进行氦核聚变,体积将会强烈胀大,构成红巨星,它的最外层可能会扩张到地球轨迹之外。即使地球没被成为红巨星的太阳吞噬掉,地球也会因为过于接近太阳而被烤焦,地球上的生命也会走向消灭。
终究,太阳的外层会脱离引力捆绑,弥散到空间中,成为行星状星云。因为没有核聚变反响发生辐射压来抵御引力坍缩,太阳的中心会被重力压缩成白矮星,均匀密度可达液态水的100万倍。假如那时还有地球,它还会继续绕着成为白矮星的太阳公转。
虽然太阳还能在主序星阶段坚持50亿年,但间隔太阳消灭地球生命只要大约10亿年的时刻,这是怎么回事呢?
在未来50亿年里,虽然太阳仍是继续进行把氢转变为氦的核聚变反响,但太阳的温度并非坚持原封不动。跟着氢核聚变的进行,不断有氦元素被组成出来,它们比氢更重,所以氦会逐步下沉到太阳的最中心,在那里不断集合,使得太阳中心的质量渐渐的变高。
太阳中心的质量逐步升高,更强的重力会让太阳中心进一步坍缩,这会导致压力和温度变得更高。在更高压力和温度的环境中,氢的密度变得更大,它们能轻松的取得更高的能量,然后更容易发生磕碰,所以会加速氢核聚变的速率。
跟着核聚变速率的继续不断的添加,太阳在单位时刻内将会释放出更多的能量,所以太阳的温度会逐步升高。下图[1]是太阳光度、半径和温度随时刻改变的曲线:
估计大约10亿年后,太阳的辐射功率(光度)将会添加10%。到了那时,太阳热到可以把地球上的海洋蒸发掉,地球上无法坚持液态水存在,生命将无法在那样炙热的环境中生计。
另一方面,太阳的核聚变反响以及太阳风都在不断耗费质量,所以太阳对地球的引力会逐步变弱,地球的轨迹半径会变大,这是否意味着未来地球会风平浪静呢?
答案是否定的。太阳损失掉的质量其实十分少,太阳在100亿年里削减的质量仅为本身质量的0.06%,这不会对地球轨迹发生什么影响,地球未来仍是会热到无法让生命生计。
为了生计下去,未来人类需求做好预备。未来人类可以再一次进行挑选把地球往外推,或许遮挡住部分太阳光,或许抛弃地球,迁移到宜居的系外行星上。太阳留给人类的时刻还有10亿年,信任未来科技的开展彻底可以处理这样的问题。
参考文献
[1] Kosovichev, Alexander G., Andrei Alexandre H., Rozelot Jean-Pierre, Solar and Stellar Variability: Impact on Earth and Planets, Proceedings of the International Astronomical Union, 2010, 264, 3-18.