對(duì)于地球本身來講,什么小行星撞擊,超級(jí)火山爆發(fā)這些事件,根本就稱不上什么大災(zāi)難,最多算撓個(gè)癢,所以如果要問地球上可能遭遇的最大災(zāi)難是什么,我們就應(yīng)該考慮那些足以威脅到地球存在的災(zāi)難。
真有這樣的災(zāi)難嗎?其實(shí)我們也不需要扯多遠(yuǎn),因?yàn)樵谔?yáng)系里,就有一種災(zāi)難足以威脅到地球的存在,其源頭就是我們地球生命賴以為生的太陽(yáng)。
太陽(yáng)的光和熱,其實(shí)來自于其核心的核聚變反應(yīng),但它的“核燃料”并不是一直用不完,隨著時(shí)間的推移,太陽(yáng)核心的“核燃料”遲早會(huì)消耗殆盡。
而到那個(gè)時(shí)候,它就會(huì)演化成一顆紅巨星,在此過程中,它的體積會(huì)急劇膨脹,以至于地球很可能會(huì)被其直接吞噬。
那么問題就來了,既然“核燃料”都沒有了,太陽(yáng)又怎么會(huì)膨脹,能量從何而來呢?答案就是,太陽(yáng)核心之外的一部分“核燃料”。
太陽(yáng)的“核燃料”主要是氫,它們會(huì)通過一種被稱為“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”的過程聚變成氦。
因?yàn)橹挥凶銐蚋叩臏囟群蛪毫Σ趴梢詥?dòng)核聚變,而太陽(yáng)內(nèi)部的溫度和壓力來自于其自身引力收縮,越往里走,溫度和壓力越高,所以只有在其最里面的一部分區(qū)域才具備氫核聚變的條件,這部分區(qū)域就被稱為太陽(yáng)核心,
太陽(yáng)核心的核聚變會(huì)產(chǎn)生大量的能量,這些能量除了能讓太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱之外,還會(huì)向外產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射壓。
這種輻射壓會(huì)平衡太陽(yáng)自身的引力,也阻止了太陽(yáng)外層的物質(zhì)以對(duì)流的形式進(jìn)入核心,也就是說,在太陽(yáng)的整個(gè)主序星階段,只會(huì)消耗其核心的那部分“核燃料”。
太陽(yáng)核心的溫度大約是1500萬K,而啟動(dòng)氦核聚變的溫度要求大約是1億K,所以太陽(yáng)核心是無法啟動(dòng)氦的核聚變的,于是氫核聚變產(chǎn)生的氦就會(huì)不斷地累積起來,太陽(yáng)核心的氫消耗完之后,就成了一個(gè)主要由氦構(gòu)成的“氦核”。
“氦核”無法產(chǎn)出能量,太陽(yáng)內(nèi)部就失去了輻射壓,并因此發(fā)生引力收縮,在此過程中,太陽(yáng)內(nèi)部的溫度會(huì)不斷攀升,溫度上升到一定程度時(shí),就會(huì)點(diǎn)燃那些位于“氦核”外側(cè)的氫的核聚變,這也被稱為“氫殼層核聚變”。
根據(jù)科學(xué)家的估算,太陽(yáng)核心的半徑大概只有太陽(yáng)半徑的20%左右,而這也就意味著,參與“氫殼層核聚變”的氫數(shù)量眾多,所以這種核聚變釋放出的能量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此前。
在巨大能量的驅(qū)動(dòng)下,太陽(yáng)的體積就會(huì)劇烈膨脹,而膨脹又會(huì)造成其恒星表面的功率密度大幅降低,溫度下降,進(jìn)而使其顏色偏紅,因此這樣的恒星,就被稱為紅巨星。
另一方面,“氦核”會(huì)繼續(xù)收縮,直到以電子簡(jiǎn)并壓與引力平衡,隨著溫度的持續(xù)升高,當(dāng)核心溫度達(dá)到1億K時(shí),氦的核聚變就會(huì)啟動(dòng)。
簡(jiǎn)并態(tài)物質(zhì)的核聚變效率極高,會(huì)發(fā)生熱失控的核聚變反應(yīng),進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量(大概相當(dāng)于平時(shí)的上千億倍)。
如此一來,“氦核”就會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹,物質(zhì)退出簡(jiǎn)并態(tài),溫度也有一定程度的下降,于是熱失控的核聚變就停止了,直到“氦核”下一次收縮。
這種短暫的氦核聚變,就是大名鼎鼎的“氦閃”,在接下來的時(shí)間里,太陽(yáng)核心會(huì)通過一次次的“氦閃”而逐漸演化成一顆主要由碳和氧構(gòu)成的致密核心。
在紅巨星階段結(jié)束之后,太陽(yáng)的外層物質(zhì)將會(huì)演化成一片壯麗的行星狀星云,而其致密的核心則會(huì)演化成一顆白矮星。
那么,太陽(yáng)演化成紅巨星的時(shí)候會(huì)有多大呢?其實(shí)在已知的恒星中,就有不少現(xiàn)成的例子。
例如在長(zhǎng)蛇座方向,距離我們大約1410光年的位置上,就有一顆名為“長(zhǎng)蛇座V”的紅巨星,根據(jù)科學(xué)家的測(cè)算,它的質(zhì)量與太陽(yáng)相當(dāng),但它的半徑卻是大約是太陽(yáng)的420倍。據(jù)此我們可以清楚地看到紅巨星的膨脹程度有多厲害。
關(guān)于太陽(yáng)演化成紅巨星時(shí)有多大,雖然不同的理論模型推測(cè)出的結(jié)果會(huì)存在著一定的差異,但基本可以肯定的是,那時(shí)太陽(yáng)的半徑至少會(huì)膨脹到現(xiàn)有的近300倍。
我們知道,太陽(yáng)現(xiàn)在的半徑約為69.6萬公里,地球和太陽(yáng)的平均距離約為1.5億公里,簡(jiǎn)單計(jì)算一下可知,如果太陽(yáng)的半徑增加至現(xiàn)有的300倍,那它的半徑就會(huì)超過日地距離,這就意味著,屆時(shí)的地球?qū)?huì)被吞噬。
因此可以說,不出意外的話,未來地球上可能遭遇的最大災(zāi)難,很可能就是被演化成紅巨星的太陽(yáng)無情地吞噬。
不過好消息是,現(xiàn)在的太陽(yáng)還正當(dāng)“壯年”,根據(jù)科學(xué)家的推測(cè),其核心的“核燃料”還可以使用大約50億年的時(shí)間,現(xiàn)在的我們不必為此擔(dān)心。
或許我們可以樂觀地認(rèn)為,如果在50億年后地球上還有人類的話,他們的科技水平應(yīng)該會(huì)高得不像話,足以輕松應(yīng)對(duì)來自太陽(yáng)的威脅。
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