太陽終將吞噬地球——也許

研究人員爭論,太陽膨脹成紅巨星後,地球是否會被吞噬

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未來看起來光明——也許太光明瞭。太陽正在緩慢膨脹和變亮,在未來數十億年裡,它最終將使地球變得乾燥,使其變得炎熱、棕色且不適宜居住。大約在76億年後,太陽將達到其作為紅巨星的最大尺寸:它的表面將超出今天地球軌道20%,並且亮度將是現在的3000倍。在其最後階段,太陽將坍縮成白矮星。

儘管科學家們對太陽的未來意見一致,但他們對地球會發生什麼存在分歧。自從1924年英國數學家詹姆斯·金斯首次考慮在太陽的紅巨星階段地球的命運以來,一大批科學家得出了搖擺不定的結論。在某些情景中,我們的星球逃脫了汽化;然而,在最新的分析中,情況並非如此。

答案並非直截了當,因為儘管太陽會膨脹到超出地球軌道,即一個天文單位(AU),但它會在此過程中失去質量。因此,隨著引力牽引力隨著時間的推移而減弱,地球應該會向外漂移。(在其最大半徑1.2 AU時,太陽的質量將比現在的重量減少約三分之一。)這樣,地球可以逃脫太陽的吞噬。


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但其他因素使分析變得複雜。來自太陽最外層稀薄層的阻力將導致地球向內漂移。來自其他行星的較小力量——所有行星依次對同一正在縮小、膨脹的太陽做出反應——甚至更難完全考慮在內。

今年早些時候,兩個團隊報告了不同型別的計算,表明地球將被太陽吞噬。在任何學習經典力學的大學三年級學生都會感到興奮的計算中,義大利國家核物理研究所的洛倫佐·伊奧里奧使用了微擾理論。它透過捨棄相對較小的因素來簡化分析,從而使描述太陽和地球之間相互作用的複雜運動方程在數學上易於處理。伊奧里奧假設太陽每年的質量損失(目前約為萬億分之一)在其演化為紅巨星階段的持續時間內仍然很小,他計算出地球將以每年約三毫米的速度向外移動,或者在太陽的紅巨星階段僅移動0.0002 AU。但那時太陽將在僅一百萬年的時間裡膨脹到半徑為1.2 AU,從而汽化地球。

伊奧里奧的論文已提交給《天體物理學與空間科學》,但尚未經過同行評審。幾位科學家質疑伊奧里奧假設為小的量是否會在太陽的整個演化過程中保持很小。

即使伊奧里奧的數字計算錯了,他也可能得到了正確的答案。在《皇家天文學會月刊》五月刊上發表的一項分析中,墨西哥瓜納華託大學的克勞斯-彼得·施羅德和英國薩塞克斯大學的羅伯特·史密斯也得出結論,地球註定要滅亡,他們使用了更精確的太陽模型並考慮了潮汐相互作用。隨著太陽質量的減少和膨脹,其自轉速度也必須減慢——物理專業的學生將這種關係理解為角動量守恆。減慢的自轉在太陽表面引起潮汐隆起。這種隆起產生的引力將地球向內拉。考慮到這一點,研究人員發現,任何當前軌道半徑小於1.15 AU的行星最終都將滅亡。

如果有人還留在家中,地球能被拯救嗎?在一次大膽的天文工程嘗試中,加州大學聖克魯茲分校的唐·科裡坎斯基和他的同事們提出,用一顆大型小行星定期近距離飛掠地球來推動地球。可能需要十億年的時間才能將我們的星球移到安全的地方,比如火星的軌道。然而,我們的月球可能不得不被留下,而且任何誤算都可能意味著滅絕。不用說,還需要更多的研究。

注意:本文最初以標題“太陽大口吞噬”印刷。

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