对于地球本身来讲,什么小行星撞击,超级火山爆发这些事件,根本就称不上什么大灾难,最多算挠个痒,所以如果要问地球上可能遭遇的最大灾难是什么,我们就应该考虑那些足以威胁到地球存在的灾难。
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真有这样的灾难吗?其实我们也不需要扯多远,因为在太阳系里,就有一种灾难足以威胁到地球的存在,其源头就是我们地球生命赖以为生的太阳。
太阳的光和热,其实来自于其核心的核聚变反应,但它的“核燃料”并不是一直用不完,随着时间的推移,太阳核心的“核燃料”迟早会消耗殆尽。
而到那个时候,它就会演化成一颗红巨星,在此过程中,它的体积会急剧膨胀,以至于地球很可能会被其直接吞噬。
那么问题就来了,既然“核燃料”都没有了,太阳又怎么会膨胀,能量从何而来呢?答案就是,太阳核心之外的一部分“核燃料”。
太阳的“核燃料”主要是氢,它们会通过一种被称为“质子-质子链反应”的过程聚变成氦。
因为只有足够高的温度和压力才可以启动核聚变,而太阳内部的温度和压力来自于其自身引力收缩,越往里走,温度和压力越高,所以只有在其最里面的一部分区域才具备氢核聚变的条件,这部分区域就被称为太阳核心,
太阳核心的核聚变会产生大量的能量,这些能量除了能让太阳发光发热之外,还会向外产生强大的辐射压。
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这种辐射压会平衡太阳自身的引力,也阻止了太阳外层的物质以对流的形式进入核心,也就是说,在太阳的整个主序星阶段,只会消耗其核心的那部分“核燃料”。
太阳核心的温度大约是1500万K,而启动氦核聚变的温度要求大约是1亿K,所以太阳核心是无法启动氦的核聚变的,于是氢核聚变产生的氦就会不断地累积起来,太阳核心的氢消耗完之后,就成了一个主要由氦构成的“氦核”。
“氦核”无法产出能量,太阳内部就失去了辐射压,并因此发生引力收缩,在此过程中,太阳内部的温度会不断攀升,温度上升到一定程度时,就会点燃那些位于“氦核”外侧的氢的核聚变,这也被称为“氢壳层核聚变”。
根据科学家的估算,太阳核心的半径大概只有太阳半径的20%左右,而这也就意味着,参与“氢壳层核聚变”的氢数量众多,所以这种核聚变释放出的能量会远远超过此前。
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在巨大能量的驱动下,太阳的体积就会剧烈膨胀,而膨胀又会造成其恒星表面的功率密度大幅降低,温度下降,进而使其颜色偏红,因此这样的恒星,就被称为红巨星。
另一方面,“氦核”会继续收缩,直到以电子简并压与引力平衡,随着温度的持续升高,当核心温度达到1亿K时,氦的核聚变就会启动。
简并态物质的核聚变效率极高,会发生热失控的核聚变反应,进而在短时间内释放出巨大的能量(大概相当于平时的上千亿倍)。
如此一来,“氦核”就会发生一定程度的膨胀,物质退出简并态,温度也有一定程度的下降,于是热失控的核聚变就停止了,直到“氦核”下一次收缩。
这种短暂的氦核聚变,就是大名鼎鼎的“氦闪”,在接下来的时间里,太阳核心会通过一次次的“氦闪”而逐渐演化成一颗主要由碳和氧构成的致密核心。
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在红巨星阶段结束之后,太阳的外层物质将会演化成一片壮丽的行星状星云,而其致密的核心则会演化成一颗白矮星。
那么,太阳演化成红巨星的时候会有多大呢?其实在已知的恒星中,就有不少现成的例子。
例如在长蛇座方向,距离我们大约1410光年的位置上,就有一颗名为“长蛇座V”的红巨星,根据科学家的测算,它的质量与太阳相当,但它的半径却是大约是太阳的420倍。据此我们可以清楚地看到红巨星的膨胀程度有多厉害。
关于太阳演化成红巨星时有多大,虽然不同的理论模型推测出的结果会存在着一定的差异,但基本可以肯定的是,那时太阳的半径至少会膨胀到现有的近300倍。
我们知道,太阳现在的半径约为69.6万公里,地球和太阳的平均距离约为1.5亿公里,简单计算一下可知,如果太阳的半径增加至现有的300倍,那它的半径就会超过日地距离,这就意味着,届时的地球将会被吞噬。
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因此可以说,不出意外的话,未来地球上可能遭遇的最大灾难,很可能就是被演化成红巨星的太阳无情地吞噬。
不过好消息是,现在的太阳还正当“壮年”,根据科学家的推测,其核心的“核燃料”还可以使用大约50亿年的时间,现在的我们不必为此担心。
或许我们可以乐观地认为,如果在50亿年后地球上还有人类的话,他们的科技水平应该会高得不像话,足以轻松应对来自太阳的威胁。
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