太陽的青年時代：氫的燃燒

那么當太陽最終迎來生命的終結(jié)，將會發(fā)生什么?要想回答這個問題，我們首先必須弄清楚太陽是如何發(fā)光的。恒星形成于巨大的星云之中，這些星云的大部分物質(zhì)成分是氫氣和氦氣，以及少量其他元素。氣體本身擁有質(zhì)量，因此如果你將足夠多的氣體放在一起，它們會在自身重力的作用下發(fā)生塌縮過程。

這一收縮過程會產(chǎn)生大量熱量(在天文學(xué)上這被稱作“開爾文-亥姆霍茲收縮”)從而造成核心位置氣體的加熱，直到這些氣體發(fā)生電離(也就是其原子核中的電子脫離原子核，成為自由電子，從而導(dǎo)致原子帶電)。當達到一定臨界條件時，氫原子之間開始引燃核聚變過程，氫原子(各包含一個質(zhì)子)聚變?yōu)楹ぴ?包含兩個質(zhì)子和兩個中子)。

這一過程會以光和熱的形式大量釋放能量，而這會產(chǎn)生自內(nèi)向外的擴張力，從而阻止其他進一步塌縮的進行。當這兩股力量達到平衡狀態(tài)時，一顆恒星便就此誕生了。

一顆恒星內(nèi)部的氫燃料足夠維持其持續(xù)發(fā)光發(fā)熱長達數(shù)十億年的時間。但這些燃料總有耗盡的那天，到那時候，恒星內(nèi)部的氫燃料幾乎已經(jīng)全部經(jīng)過核聚變轉(zhuǎn)變成了氦。此時我們的太陽便再也無法產(chǎn)生足夠多的能量并產(chǎn)生足夠強大的外向壓強來對抗自身重力的影響了，于是它將開始在自身重力的作用下繼續(xù)向內(nèi)塌縮。

太陽的老年時代：氦的燃燒和地球的毀滅

但隨著越來越多氫物質(zhì)經(jīng)過核聚變后將氦殘渣落入核心，太陽中心位置的氦核越來越大，它開始在自身重力作用下塌縮。這種情況也將釋放能量，當然并非經(jīng)由核聚變的方式，而是簡單的壓縮產(chǎn)熱過程。這一過程產(chǎn)生了額外的光和熱，造成這一時期的太陽變得格外明亮。但這股力量也同時造成了太陽的膨脹，此時它將變身為一顆紅巨星。紅巨星的光呈現(xiàn)一種紅色色調(diào)，因為相比現(xiàn)在的太陽，紅巨星階段的太陽因為體積大大增加，其最外層的表明溫度將會相應(yīng)降低，于是顏色會顯得偏紅一些。

2008年的一項研究顯示，當太陽進入紅巨星階段時其半徑將變得極其巨大，最外層幾乎將抵達1.7億公里之外，從而將水星、金星和地球全部吞噬。太陽完成向紅巨星轉(zhuǎn)化的整個過程大致需要500萬年左右，相比恒星的壽命，這幾乎可以說是一瞬間的事。

另外，太陽的光度一直在以大約每10億年增加10%左右的速度持續(xù)上升。因此太陽周圍的所謂“宜居帶”范圍也將逐漸發(fā)生變化。所謂宜居帶是指恒星周圍距離適中，因而其地表溫度較為適中，允許水以液態(tài)形式在行星表面存在的區(qū)域范圍，目前太陽系的宜居帶范圍大致是在距離太陽0.95~1.37個天文單位(AU) 之間。

隨著太陽光度的上升，這一區(qū)域?qū)⒅饾u向外移動。當太陽最終成為紅巨星時，火星在那之前便早就已經(jīng)被納入宜居帶范圍內(nèi)了。而與此同時地球距離太陽就太近了，它將在與日俱增的太陽光熱炙烤下逐漸干涸，海洋將全部蒸發(fā)殆盡，水分子將在紫外線作用下被分解為氧氣和氫氣并全部逃逸到太空之中——在太陽真正吞噬地球之前很長時間，地球便早已成為一片不毛之地。

我們的命運

在地球上的氧氣和氫氣逐漸消失的過程中，大氣中的氮氣和二氧化碳將逐漸成為地球大氣的主要成分，就像今天的金星大氣，盡管我們目前還不能斷言當時的地球大氣中二氧化碳的濃度會不會達到今天的金星那么驚人。這一問題的答案部分將取決于到那時地球上還有多少火山仍在持續(xù)噴發(fā)，以及當時地球上的板塊運動是否還依然活躍。

我們希望我們的后代到那時候已經(jīng)變得足夠強大，也足夠有智慧，在這樣的命運到來之前便已經(jīng)全體移民火星甚至是太陽系中其他更加遙遠的星球，以便躲過這一滅頂之災(zāi)。

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