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10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星
10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星
2015/3/8 1:25:43 | 浏览:1408 | 评论:0

在几十亿年之后,太阳将变成一颗红巨星,其体积之大,足以将地球吞噬进去。但是,早在这一事件发生之前,地球就已经不再适合人类居住。 在距离现在大约10亿年的时候,太阳的热量就足以使地球的海洋蒸发、沸腾并消失。目前,太阳仍然被归为主序星,意味着它正处于生命期中最为稳定的状态,在其核心中进行着将氢原子转变为氦的反应,并创造出能量。

10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

随着太阳演变成红巨星,地球的海洋就将沸腾、蒸发并消失,变得不再适合人类居住。

10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

壮观的日冕物质喷发

对于太阳这样的恒星,其主序星时期可以持续大约80亿年多一点。我们的太阳系年龄大约为45亿年,已经走完了一半以上的稳定期。

恒星消亡

经过80亿年将氢原子转化为氦原子的时期之后,太阳的下一阶段变得有趣起来。由于氢原子已经耗光,太阳的核心只剩下氦。问题是太阳核心的温度和密度都不够高,无法利用氦原子。

在恒星内部,引力将所有的气体拉向中心处。当恒星还以氢原子为燃料时,氦的生成会制造出足够的外向压力,平衡引力的作用。然而,当恒星核心没有足够的燃料时,引力就开始发挥主导作用。

最终,引力会导致恒星向中心压缩,开始燃烧核心——此时已经充满了氦,成为惰性的氦核——外围的氢气层。氢气层的燃烧显著增加了恒星的亮度。同时,由于中心的压缩,使得恒星外层的部分向外扩展,从而使体积膨胀。体积膨胀的程度超过了发光能力的增加,使恒星表面的有效温度下降,从而使颜色从白-热变成了红-热。因此,此时的恒星变得更亮、更红而且体积更大,我们将其称为“红巨星”。

地球的末日

众所周知,当太阳完全演变成红巨星的时候,地球将无法继续存在。太阳表面很可能会扩张到现在的火星轨道,尽管地球轨道也可能向外扩张一些,但并不足以抵抗太阳的引力作用。届时地球将被太阳吞噬,分崩离析。

早在地球被吞噬之前,地球上的生命就已经迎来末日。甚至早在太阳核心的氢原子耗尽之前,其状态也已经发生了显著的变化。随着氢的消耗,每10亿年,太阳的亮度将增加约10%。亮度的增加意味着地球接收到的热量增加。随着温度升高,地球表面的水将开始加速蒸发。

对太阳来说,亮度增加10%听起来似乎并不是什么大事,但对地球生命而言,这就是灾难性的。10%的能量变化已经足以改变太阳系适居带的范围。适居带是指行星系中适合生命存在的区域,在这一区域内,行星表面可以存在稳定的液态水。

如果太阳亮度增加10%,意味着地球将不再处于适居带内。地球的海洋将蒸发殆尽。当太阳核心的氢完全耗尽的时候,火星将进入适居带内,而那时的地球表面已经因为温度太高已经无法保持液态水的存在。

不确定的模型

太阳亮度增加10%,以及其所引发的地球海洋蒸发,将发生在大约10亿年以后。目前对于这一过程发生的快慢还存在争论。大部分模型认为,随着海洋蒸发,越来越多的水将保存在大气层中,而不是地球表面。水蒸气成为一种温室气体,吸收更多的热量,从而导致更多的海水蒸发,直到地球表面最终干涸,水全部存在于大气层中,但是温度极高。

由于大气层中充满了水,受到来自太阳高能射线的轰击,大气层最顶部的水分子会不断分解,以氢原子和氧原子的形式逃逸到太空,最终使地球的水完全消失。

目前众多模型的争论点在于,地球到达这一阶段的速度会有多快。有的模型指出,地球将在10亿年这个点之前变得不适合居住,因为在地球升温的同时,岩石、海洋和板块构造的互相作用会使水分干涸变得更快。还有的模型认为,生命或许能够支撑比10亿年更长一点的时间,因为不同的生命形式所需的条件不同,板块构造的活动也会周期性地释放一些关键化学物质。

地球是一个复杂的系统,没有任何模型可以完美匹配。不过,地球生命繁荣的时间很可能不到10亿年了,星际移民将是我们必然面临的选择——如果人类还存在的话。

银河系盘下方1.6万光年首次发现恒星



10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

10亿年之后:太阳令地球上水分蒸发殆尽 & 银河系盘下方1.6万光年发现恒星

新浪科技讯 北京时间5日消息,据国外媒体报道,巴西天文学家在银河系的一个偏远地带发现恒星。在此之前,天文学家一度认为这个区域不可能形成恒星。这一区域为一个分子气体云,处在银河系扁平盘下方1.6万光年,内部形成的恒星与银河系中央之间的距离超过银河系内其他任何区域的恒星。如果这些恒星周围形成行星,行星上的居民能够在它们头顶的夜空中观赏到银河系的整个螺旋结构,而地球上的我们则永远没有这样的待遇。

在巴西阿雷格里港南里奥格兰德联邦大学的德尼索-卡玛尔戈博士的领导下,研究小组得出了这一发现。这是天文学家首次在距地球如此遥远的银河系区域发现恒星。卡玛尔戈博士表示:“这是天文学家第一次发现在如此偏远的区域诞生的恒星。我们的研究显示银河系盘周围的太空并非我们此前认为的那么空洞。”

在此之前,天文学家一直认为只有银河系盘内部区域的巨大分子云内才有可能形成恒星。在这些分子云内,很多恒星以星团的形式诞生。借助于美国宇航局的广域红外探测器,卡玛尔戈博士和他的研究小组在银河系盘上方和下方发现数个巨型分子云。令他们感到吃惊的是,其中一个距银河系中央1.6万光年的巨型分子云形成两个星团。它们处在银河系的最外侧,能够看到银河系的整个螺旋结构。虽然距银河系中央非常遥远,但它们并没有逃出银河系的范畴。

从地球上观察,银河系呈扁平状,绝大多数物质环绕中央的超大质量黑洞。英国皇家天文学会报道称新发现的星团被命名为“卡玛尔戈438”和“卡玛尔戈439”,座落于被称之为“HRK 81.4-77.8”的分子云。这个分子云据信拥有大约200万年历史,对着鲸鱼座。

当前有两项理论解释银河系的这个遥远区域如何形成恒星。据信,这一区域的尘埃和气体数量远少于银河系其他区域。其中一项理论被称之为“烟囱模型”,认为超新星和其他猛烈爆炸将尘埃和气体喷出银河系盘,最后聚合成巨型分子云。这需要数百个巨型恒星在数代内发生爆炸,形成超级风,将HRK 81.4-77.8分子云吹到当前的位置。来自这些爆炸的气泡最后在分子云内形成新恒星。

另一项理论认为银河系与伴星系麦哲伦星云之间的交互作用可能导致气体坠落银河系,最后孕育出这些遥远的分子云。卡玛尔戈博士表示:“这些新星团真的非常怪异。在几百万年时间里,这些恒星周围的行星上的任何居民都能看到壮观的银河系螺旋结构,地球上的任何人都没有这样的机会。我们希望了解哪些因素让这个遥远的区域形成恒星。我们需要获取更多数据和创建相关电脑模型解答这个问题。”(孝文)


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