太陽變成紅巨星,其直徑將會大大膨脹,《流浪地球》中人類制造了上萬臺行星發(fā)動機,打算用2500年時間將地球從太陽系推到比鄰星三星系,但從從科學(xué)角度論證,這并不具有實際可操作性,因為推力不夠需要更漫長的加速時間,或者薄薄的地殼根本承受不住行星發(fā)動機強大的推力而發(fā)生地殼破裂,人類提早終結(jié)這種尷尬的狀況!因此人類必須考慮另一個方式!
既然推不走地球,那么人類只能在地球上或者其他力所能及的方式考慮解決方法!
一、太陽的紅巨星會膨脹到哪里?
天空中就有一顆現(xiàn)實參考的恒星,這是歐洲南方天文臺利用VLTI光學(xué)干涉方式取得的一顆類日恒星的紅巨星圖像!它是位于天鵝座的π1 Gruis!下圖是它的紅外波段成像!
這是一顆光度不穩(wěn)的年老紅巨星,未來的發(fā)展就是行星狀星云,因為它的質(zhì)量只有地球的一點五倍,但它已經(jīng)膨脹到了太陽直徑的350倍!假如按π1 Gruis的質(zhì)量與紅巨星直徑比例,那么太陽未來的紅巨星規(guī)模大約能達到太陽直徑的233倍!即半徑達到1.62億千米,大約超出地球公轉(zhuǎn)軌道約1000萬千米!當然您認為地球會被太陽吞沒?其實完全不會,要不然咱就不用討論后續(xù)的話題了!因為太陽直徑膨脹,密度降低,因此地球?qū)w移到更遠的軌道,但地球死罪可免,活罪難逃!
表面溫度達到恐怖的1330℃,那么人類該怎么辦?
二、人類有幾種方式可以逃脫太陽的紅巨星魔掌?
1、躲藏在深深的地下?
也許這是大部分朋友想到的第一種方法,那么從理論上看我們需要躲藏到多深的地下,才能避開高達1330℃的高溫呢?也許這比較難有一個參考值,但地球早已給我們準備了一個標準模型!
一座數(shù)千米后的山脈即可隔絕高達上千度高溫的巖漿,因此從理論上來看,人類并不需要隱藏得更深,數(shù)千米即可,身子更深一些沒問題的!但有一個問題,比如南非3000米深度下的金礦,巖石溫度高達40度!人類難以承受如此高溫,因此強大的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個不可或缺的設(shè)備!
但有一個壞消息,盡管太陽紅巨星時代末期會丟失大約30%的物質(zhì),因為其密度降低,體積龐大,表面逃逸速度更低,因此地球遠離是必然的,但據(jù)英國皇家天文學(xué)學(xué)會月刊在2008年的一篇論文研究表明,地球可能會因與太陽的潮汐引力互相影響而難以逃脫被吞沒的命運!
2、掩體計劃能否捱過紅巨星時代?
“掩體計劃”是《三體》中避免光粒摧毀太陽而設(shè)計的一個經(jīng)典情節(jié),在木星背離太陽方向,用木星巨大的身軀作為保護,避免在太陽被光粒摧毀時熾熱的太陽物質(zhì)影響巨型空間站!那么我們來討論下這個假設(shè)靠譜嗎?
從理論上來看非常靠譜,因為在紅巨星時代,木星和土星將升級為新的宜居帶!人類在掩體計劃中繼續(xù)安居樂業(yè)?但事實上我們少考慮一個重要環(huán)節(jié)!那就是太陽在脫離主序星后約12億年后的第一次氦閃以及未來多次氦閃!
氦閃:0.8-2.2倍左右的恒星,因為無法燃燒氦元素而逐漸在核心累計,當內(nèi)核核聚變區(qū)域氫元素耗盡、再無法支撐外殼引力坍縮時,氦閃就爆發(fā)了,因為外殼坍縮導(dǎo)致內(nèi)核溫度增加,直接引發(fā)氦元素燃燒,在極短的時間即完成!因此超強的能量猶如一顆超級氦彈在太陽內(nèi)核爆炸,大量的太陽物質(zhì)將會被撒入太陽系內(nèi)空間,此時就是太陽系的末日!因為這些熾熱的恒星物質(zhì)會將會摧毀行星上的生命!因為此時地球已經(jīng)被放棄,那么掩體能保留下來嗎?
NASA的錢德拉X射線望遠鏡在第谷超新星的爆發(fā)擴散星云中檢出一個弓形波特征,這是超新星爆發(fā)的物質(zhì)沖擊恒星后形成!因為第谷超新星是一顆典型的Ia型超新星爆發(fā),即:白矮星吞噬了恒星物質(zhì)達到錢德拉塞卡極限后導(dǎo)致的爆發(fā),這種模式下大都有一顆伴星,有被摧毀,也有幸存!第谷超新星的伴星就幸存了下來!
我們有一點可以肯定,太陽的氦閃能量要比超新星爆發(fā)小得多,當然我們也可以理解成一次“微型的超新星”爆發(fā),因此當太陽氦閃發(fā)生時,作為掩體計劃實施的超級空間站,應(yīng)該是可以幸存的!
三、還有別的途徑躲避太陽的紅巨星時代嗎?
其實即使躲過了太陽的紅巨星時代,那么未來的白矮星時代則與紅巨星時代相反,太陽收縮變成了一顆依靠引力坍縮能以及角動量繼續(xù)過日子恒星!人類已經(jīng)無法在太陽系繼續(xù)呆下去,喬遷新居成了必然選擇!既然推不走地球,那么就推走飛船,哪里合適呢?
距離太陽12光年外的天倉五,質(zhì)量大約是太陽的0.75-0.78倍,一顆不會發(fā)生氦閃,表面活動非常穩(wěn)定的恒星,這是人類最為理想的宜居星系!