当太阳凋零之时,人类将何去何从?

当太阳凋零时,如果人类还存在,可能只有一种选择,就是星际移民。

太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总体质量的99.86%。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等,都围绕着太阳公转,而太阳则围绕着银河系的中心公转。

太阳是一颗黄矮星(光谱为G2V),黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约45.7亿岁。 在大约50至60亿年之后,太阳内部的氢元素几乎会全部消耗尽,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升,这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。虽然氦聚变产生的能量比氢聚变产生的能量少,但温度也更高,因此太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中。当转向新元素的过程结束时,太阳的质量将稍微下降,外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处(这时由于太阳质量的下降,这两颗行星将会离太阳更远)。

在太阳抛出外层气体时,超热的核心暴露了出来。它会发出海量的紫外辐射,而这样的辐射会导致气体壳层发光,形成了如下图一样星云脆弱的美感。

图中红色表示氮气,绿色表示氢,而蓝色表示氧。精细的气体涡旋让我们一瞥太阳远期的未来。在50亿年后,我们的太阳将面临死亡。预计它的行为将与图中所示类似,抛出外层包层,展露出了燃烧的星核,随后核心变成了白矮星,也就是缓慢降温的余烬。那时,地球早已消失,在太阳死亡期间会燃为灰烬。但是太阳濒死期间的美丽会继续在宇宙中闪耀下去。

当一颗太阳步入老年期时,它将变为一颗红巨星。红巨星是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段,根据恒星质量的不同,历时只有数百万年不等,这与恒星几十亿年甚至上百亿年的稳定期相比是非常短暂的。

我们的太阳大约直径一百四十万公里宽,重量为地球质量的300000倍,但这个大小与一个红巨星相比什么也算不上。同样的质量,我们的太阳将增长到它现在的规模超过100倍,吞没水星和金星,地球可能会被推出去。

如果有朝一日红巨星出现,地球和火星将会变成烧焦的贫瘠的世界。这些行星的海洋和大气层将沸腾并被剥离,我们将失去大气层,变成像水星一样的烘烤世界。

红巨星不仅很大,高温,亮度更是当前太阳的数千倍。随着爆炸,大部分被喷射的太阳物质将在极端温度下进入太阳系的外部。小行星会融化,失去所有挥发性成分,只留下它们的核心。

当大量的物质离开太阳时,它们会遇到其他的行星,这些行星都有巨大的引力场,太阳的物质会被这些行星吸收,从而导致这些行星的大小和质量增加。所以到那时,木星、土星、天王星和海王星都会比今天更大,更大。

小行星含有一些挥发性化合物,当它们靠近太阳时,它们通常会产生尾巴。当太阳长成红巨星时,这些小行星会融化掉,失去所有的挥发物,变成成堆的碎石或单块岩石,大小比现在小得多。

但是太阳会如此炎热,如此明亮,许多太阳系外太阳系将会被完全摧毁。每个气体巨人都有环形系统;虽然土星是最著名的,其中四个都有戒指。这些环大多由各种冰组成,如冰水、甲烷冰和二氧化碳。由于太阳发出的极端能量,这些冰不仅融化/沸腾,但单个分子将如此充满活力,它们将被逐出太阳系。

同样地,对于这些世界上富含水的卫星来说也是如此。欧罗巴的冰冻表面与水冰在它下面将完全沸腾。土卫二的同样交易,除了岩石和金属核心蒸发之外,它应该能看到整个世界。实际上,围绕木星、土星、天王星和海王星的所有卫星都会看到巨大的体积减少,因为它们的大气层沸腾了,它们的外层融化和消失,只有这些卫星世界的岩石和金属核仍然存在。有些卫星,如果完全由挥发物组成,可能会完全熄灭。

这张图显示了地球和其他行星之间的大小差距,太阳变成红巨星后将会增加这种差距。地球和火星将失去它们的大气层,甚至可能甚至部分表面,而气体行星将会变得更大。

但是太阳会如此炎热,如此明亮,许多太阳系外太阳系将会被完全摧毁。每个气体巨人都有环形系统;虽然土星是最著名的,其中四个都有戒指。这些环大多由各种冰组成,如冰水、甲烷冰和二氧化碳。由于太阳发出的极端能量,这些冰不仅融化/沸腾,但单个分子将如此充满活力,它们将被逐出太阳系。

这是海王星的环的照片,由旅行者2号的广角相机拍摄并曝光过度。你可以看到环在这张照片里是连续的。海王星的环,像所有气体行星的环,都是由挥发性、冰等化合物组成的,当太阳变成红巨星时,它会融化/沸腾/升华。

同样地,对于这些富含水的卫星来说也是如此。欧罗巴的冰冻表面与水冰在红巨星下将完全沸腾。土卫二也是,除了岩石和金属核心之外,其他的都会蒸发沸腾。实际上,围绕木星、土星、天王星和海王星的所有卫星都会看到巨大的体积减少,因为它们的大气层沸腾了,它们的外层融化和消失,只剩下岩石和金属核。有些卫星,如果完全由挥发物组成,可能会完全消失。

土卫二是土星的卫星,几乎完全是由冰组成的。从它喷发出来的羽状物质表明了他表层有大量的水,但红巨星将使它全部消失,只剩下一个贫瘠的核。

即使是冥王星这样的星球,也将得到地球今天接收到的能量的4倍以上。它们的大气层和表面,目前装载着各种各样的冰和可能的地下海洋,也将完全沸腾。当太阳变成红色巨人时,地球变成了一个火球,同样冥王星也不可能适合人类居住,它们会炸开。它们将成为一个贫瘠的岩石和金属的核心。

这是一张由冥王星构造图,该图上可看到薄薄的地壳覆盖在液态水海洋上。当太阳变成红巨星时,所有外层都会升华和沸腾,只剩下金属/岩石核心。

在几十年或数亿年间,可能有希望在外层柯伊伯带中更温和的条件:大约80到100之间的太阳距离。对于这短暂的宇宙时间来说,物体在距离上会得到地球在表面上所做的大致相同的阳光。然而,要创造一个适合居住的世界,它需要的不仅仅是阳光;你需要足够的质量、合适的尺寸和合适的成分。月球和地球对于居住环境来说,虽然得到了几乎相同的每平方米能量,但对于居住性来说,它们的价格也是不同的。

第九行星一颗没有直接观测到的行星,是科学家通过数学模型和计算机模拟推测它的存在,并认为“行星九”是天王星和海王星的缩小版,是一个包裹在氢气和氦气之中的巨大的冰封星球。质量估计为地球10倍的行星,目前半径为地球半径的3.7倍。温度为摄氏零下226度。如图深红色的圈是行星九的轨道。

目前探测到的行星九是否是一个潜在可居住的星球呢?然而,即使是假想的行星九可能也无法居住,因为他的轨道有一部分离太阳太近了,所以不可能适合居住。

到最后一旦太阳燃尽所有的氦,它就开始变得非常不稳定,将它的外围甩向太空。超级炙热的裸露核心发出高能量的紫外线,潮水般淹没四周。原子们发着光,疯狂地剧烈活动,太阳会像奶酥一样的收缩塌陷,缩小到地球体积的几百倍。到那时,太阳极度紧密,过度拥挤的电子开始互相排挤,一切收缩都停止了,只有太阳中心的光核还依然坚持在那里,变成了白矮星,但它还会继续发出微弱的光,再持续一千亿年。

最终太阳系将只剩下行星、卫星和其他物体的金属和岩石核心。

编辑:科技壹览

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