作为一颗典型的恒星,太阳的年纪已经算是很大了,足足有45亿岁了。不过,45亿岁还不及它寿命的一半。太阳内部的氢直到它100亿岁左右时才会燃烧殆尽,到那时,太阳才会直面“死亡”——确切的说,不是死亡,而是演化为另外的样子。
起初,太阳会膨胀成为一颗红巨星,比现在更大、更亮、更冷,这一阶段将持续1亿年左右。接下来的10亿年,太阳会一边燃烧内部的氦,一边向内坍缩,直到变成一颗大小跟地球接近、质量却比地球大得多的白矮星。再然后,太阳内部就无法通过核聚变产生能量了,太阳也就失去了现在这般耀眼夺目的光芒,只能依靠此前残留的热量发出微弱的光,最后慢慢冷却,不再发光。
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固态行星的坏消息
成为红巨星之初,太阳不断膨胀,像一个张着血盆大口的怪兽,所经之处全部被吞噬得干干净净,离它最近的水星和金星都会被“吃掉”。
地球会不会被“吃掉”呢?很有可能。不过也有另一种可能:随着太阳向外膨胀,它的质量也在不断变化,从而改变地球的轨道,把地球推到远处,刚好躲开太阳的“血盆大口”。
不过,即使地球能够虎口脱险,也没什么值得庆幸的。飙升的气温会使海洋沸腾,空气中全是蒸汽,地球就像一个大锅炉。
火星就相对幸运一些了。可以确定的是,它不会被变成红巨星的太阳“吃掉”。只不过,现在的火星就不是一个适宜居住的星球,那里大气层太薄,没有液态水,气候又十分恶劣。当太阳步步逼近之后,火星的不宜居因素又多了一条——太热,显然更加无法适应生存的需要。
如果那时人类还没有灭绝,人们只能离开地球——那么,人们能去哪儿呢?
气态行星会迎来生机吗
生命诞生的必要元素是水,所以,大多数科学家都把搜寻地外生命的焦点放在了宜居带上。所谓宜居带,是指恒星周围存在的一条带状区域,那里温度适宜,允许液态水在行星表面稳定存在,也就有可能出现生命。
目前,只有地球、月球和火星处在太阳的宜居带内。不过,当太阳步入红巨星时期之后,宜居带里的阵容可就要发生变化了。
变成红巨星的太阳毫不留情地吞噬、炙烤距离自己较近的固态行星,却让遥远的气态行星变得宜居。木星、土星、天王星、海王星主要是由气体构成的,它们的结构和环境倒不会因为太阳的膨胀而发生明显的改变。但是别忘了,这些行星大多环绕着众多卫星,而这些卫星可能会迎来生命的诞生。
随着太阳的膨胀,宜居带会向外偏移,其内缘将依次从气态行星和它们的卫星身边移过,到达天王星的位置,而外缘则落在更远的地方。不过,太阳的膨胀只是暂时的,变成“大胖子”的太阳还会“瘦回去”,宜居带也跟着倒退,退回到土星和木星附近。
木星的卫星木卫二向来是搜寻地外生命的大热门。在木卫二的冰层之下隐藏着一大片海洋,那里很可能存在液态水。说不定,现在就有细菌在木卫二的海洋里游泳呢!所以,一旦木卫二进入太阳的宜居带,那里出现生命的机会将大大增加:一方面,温度的升高会让覆盖在海洋上方的冰层融化,露出液态水;另一方面,大量水分蒸发之后,也有可能产生由水蒸气组成的大气层。
冥王星和它的邻居们
冥王星位于太阳系的最边缘。根据“新视野”号探测器传回的图像,冥王星是一个富含氮冰的世界,星球表面有一个心形的平原。它的邻居除了自己的卫星冥卫以外,还有环绕身边的柯伊伯带——一条由冰和岩石聚集在一起组成的环。
现在的冥王星上,大气层非常稀薄,一片沉寂。但是当太阳膨胀到最大的时候,升高的温度可能会给冥王星和柯伊伯带天体带来一丝生机。冥王星上的氮冰可能升华成气体,使大气层变厚。对于稍大一些的柯伊伯带天体,表面上的冰也可能会融化,出现海洋。
燃烧殆尽
度过10亿年的红巨星时期以后,太阳会慢慢演变成一颗白矮星。宜居带也不会再伸到那么远了,气态行星和它们的卫星、冥王星、柯伊伯带天体都会重新回归沉寂。
最终的宜居带会跟太阳挨得很近。如果那时的太阳系还能拥有生命,那么谷神星也许是唯一的希望。
谷神星是内太阳系里唯一的矮行星,它的个头虽说比不上八大行星和同为矮行星的冥王星,但也不算小;而且,它的冰层下方可能存在液态水的海洋。如果谷神星最终距离太阳不远也不近,既能获得来自太阳的热量,又不会因为距离太近而被巨大的引力牵引,那么它将成为太阳系最后的生命家园。
50亿年后,如果人类已经移民到太阳系外的其他星球上,人们说不定能在远处遥望这一切的发生,见证太阳系的生命更迭。
本文来自《科学画报》