我们每天都能看到太阳,觉得它是永恒的、不变的。每天早上升起来,晚上落下去,温度不高不低,刚刚好。
但是,科学家告诉我们一个残酷的事实:太阳不是不变的,它正在变得越来越热,越来越亮。而且,这个过程是不可逆的。
再过大约10亿年,太阳的亮度会比现在高10%,到那时候,地球可能就会变成第二个火星。
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10亿年,听起来很遥远,但是在宇宙的尺度上,这只是一眨眼的功夫。地球已经存在了46亿年,再过10亿年,也才56亿年。而太阳的寿命,还有大约50亿年。也就是说,太阳还没老,地球就先扛不住了。
这到底是怎么回事?我们来慢慢说。
首先,太阳为什么会越来越热?
太阳是一颗恒星,它的能量来自核心的核聚变。在太阳的核心,氢原子核聚变成氦原子核,同时释放出巨大的能量。这个过程,已经持续了46亿年,还会再持续大约50亿年。
但是,核聚变不是一成不变的。随着氢不断聚变成氦,太阳核心的氦越来越多,氢越来越少。
氦比氢重,所以核心的密度会越来越大,压力会越来越高,温度也会越来越高。温度一高,核聚变的速度就会加快,释放的能量就会更多,太阳就会变得更亮、更热。
科学家计算过,太阳的亮度,每10亿年大约增加10%。也就是说,10亿年前的太阳,比现在暗10%;10亿年后的太阳,比现在亮10%。
你可能觉得,10%不算什么,不就是温度高一点吗?夏天热一点,冬天暖和一点,有什么大不了的?
如果你这么想,那就大错特错了。太阳亮度增加10%,对地球来说,是毁灭性的。
为什么?因为地球的温度,对太阳亮度的变化非常敏感。
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现在,地球的平均温度大约是15度,这个温度刚刚好,水能以液态存在,生命能生存。如果太阳亮度增加10%,地球的平均温度会升高多少呢?
科学家用气候模型算了一下,结果是:地球的平均温度会升高大约50度。注意,是平均温度升高50度,不是局部升高50度。现在地球的平均温度是15度,升高50度之后,就是65度。
65度是什么概念?现在地球上最热的地方,比如撒哈拉沙漠,最高温度也就50多度,而且只是白天的极端温度。如果整个地球的平均温度都到了65度,那赤道地区的白天温度可能会超过100度,水都会沸腾。
而且,这还只是开始。温度升高之后,会引发一系列的连锁反应,让情况变得更糟。
第一个连锁反应,是海洋蒸发。
温度升高,海洋里的水就会大量蒸发,变成水蒸气,进入大气。水蒸气本身就是一种温室气体,它会吸收更多的热量,让温度进一步升高。温度升高,又会让更多的水蒸发,形成一个恶性循环。
这个恶性循环,叫"失控的温室效应"。一旦启动,就停不下来了。海洋会在几亿年内全部蒸发掉,地球会变成一个没有水的星球。
没有了水,会怎么样?
没有水,就没有生命。地球上所有的生命,都需要水。水是生命的介质,没有水,生化反应无法进行,细胞无法存活。
海洋蒸发之后,海洋生物全部灭绝,陆地上的生物也会因为缺水而死。最后,地球可能只剩下一些生活在地下深处的微生物,连它们也活不了多久。
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没有水,就没有风化作用。地球上的岩石,在水和二氧化碳的作用下,会慢慢风化,把二氧化碳固定在岩石里。
这个过程,是地球碳循环的重要一环,能调节大气中的二氧化碳含量。没有了水,风化作用停止,火山喷发释放的二氧化碳就会在大气中积累,让温室效应更加严重。
没有水,就没有板块运动。地球的板块运动,需要水作为润滑剂。没有水,板块运动会停止,火山活动会减弱,地球内部的热量无法释放,最后可能会变成一颗死寂的星球。
第二个连锁反应,是大气流失。
温度升高之后,大气分子的运动速度会加快。特别是氢气和氦气这些轻气体,会达到逃逸速度,从地球的大气层中跑掉,消失在太空中。
水蒸气在高空被紫外线分解成氢气和氧气,氢气跑掉了,氧气留下来跟岩石反应,也会被消耗掉。最后,地球的大气层会变得越来越稀薄,气压越来越低,就像现在的火星一样。
除了高温‑水汽‑大气逃逸这条链条之外,地球自身还有一个漫长隐患:地球磁场由地核液态铁对流产生,随着地球内部热量缓慢散失,数十亿年尺度下地核液态铁可能逐步凝固,磁场随之消失。
磁场消失之后,太阳风会直接吹到地球的大气层上,把大气分子吹走,加速大气的流失。现在的火星,就是因为没有磁场,大气被太阳风吹走了,才变成了今天这个样子。
所以,10亿年后的地球,很可能是这样的:海洋全部蒸发,表面温度超过100度,大气层稀薄,没有氧气,没有水,没有生命,表面布满了干涸的海床和风化的岩石,跟现在的火星一模一样。
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说到这,你可能会想到金星。金星的大小和质量跟地球差不多,离太阳也不远,但是金星的表面温度超过460度,大气压是地球的90倍,大气里96%是二氧化碳,是一个地狱般的星球。
金星为什么会变成这样?就是因为它离太阳太近了,太阳的热量让金星上的水全部蒸发,然后引发了失控的温室效应,最后变成了今天这个样子。
而地球,现在正处在"宜居带"的内侧边缘。所谓宜居带,就是行星离太阳的距离刚好合适,水能以液态存在的区域。随着太阳越来越亮,宜居带会向外移动,地球会逐渐离开宜居带,进入像金星一样的"过热区"。
科学家算了一下,大约10亿年后,地球就会完全离开宜居带,变成第二个金星(或者说第二个火星,因为最后水都跑光了,跟火星更像)。
那人类怎么办?我们还有多少时间?
10亿年,听起来很长,但是跟人类文明的发展速度比起来,其实也不算长。人类文明才几千年,工业革命才几百年,科技爆炸才几十年。
按照这个速度发展下去,10亿年后的人类,科技水平会高到什么程度,我们现在根本无法想象。
但是,问题是,人类能不能撑到10亿年后?
在这10亿年里,人类可能会面临很多威胁:小行星撞击、超级火山爆发、核战争、瘟疫、气候变化、人工智能失控等等。
任何一个威胁,都可能让人类文明灭绝。如果人类在10亿年内就灭绝了,那太阳变不变热,也就无所谓了。
就算人类能撑到10亿年后,那时候的人类,可能已经不是现在的人类了。他们可能已经进化成了完全不同的物种,或者已经把意识上传到了计算机里,或者已经移民到了其他星球。
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那如果人类想在地球上继续生存,有没有办法阻止地球变成火星呢?
办法不是没有,但是都很难。
第一个办法,是地球工程。比如,在地球和太阳之间,放一个巨大的遮阳伞,挡住一部分太阳光,让地球的温度降下来。
这个遮阳伞,要多大呢?至少要跟地球的横截面一样大,也就是直径1万多公里。这么大的遮阳伞,怎么造、怎么放、怎么维护,都是巨大的难题。
或者,在地球上大量反射太阳光,比如把屋顶都刷成白色,在沙漠里铺反光膜,增加地球的反照率。但是,这个办法的效果有限,而且会影响气候和生态,副作用很大。
第二个办法,是把地球推到更远的轨道上。比如,用小行星的引力,一点点地把地球往外拉,让地球离太阳更远一点,保持在宜居带里。
但是,这个过程需要几百万年甚至几千万年,而且非常危险,稍有不慎,地球就可能跟其他行星相撞。
第三个办法,是移民到其他星球。比如,移民到火星,然后把火星地球化,让火星变得适合人类居住。
或者,移民到木星、土星的卫星上,比如木卫二、土卫六,那里有大量的水冰,随着太阳变亮,温度会升高,可能会变得适合居住。
但是,移民其他星球,说起来容易做起来难。火星的环境比地球差远了,没有空气、没有磁场、温度低、辐射强,要把火星地球化,需要几千年甚至几万年的时间,而且成本极高。
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第四个办法,是建造太空城市。在太空中建造巨大的旋转空间站,模拟地球的重力和环境,让人类在里面生活。这样,就不用依赖任何行星了,太阳变热了,就把空间站移到更远的地方。
但是,这些都是非常遥远的事情。现在的人类,连月球基地都建不起来,更别说太空城市了。
所以,对现在的人类来说,最现实的事情,不是担心10亿年后太阳变热,而是保护好现在的地球。
地球是我们唯一的家园,它给了我们空气、水、食物、适宜的温度,这些条件,是任何其他星球都比不了的。
我们现在面临的气候变化、环境污染、生物灭绝,这些问题,比10亿年后的太阳变热,要紧迫得多。如果我们连现在的问题都解决不了,那10亿年后的事情,就更不用想了。
太阳会越来越热,这是无法改变的事实。但是,人类的命运,掌握在我们自己手里。我们可以选择保护地球,让人类文明延续得更久;也可以选择破坏地球,让自己提前灭绝。
10亿年,很长,也很短。希望那时候,人类还在,而且已经找到了新的家园。
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