维基少年:太阳系/太阳系未来的命运
正如太阳系依赖太阳作为能量来源一样,它的命运也与太阳息息相关。
太阳现在是一颗中年恒星。它已经存在了大约50亿年,并将继续照耀,几乎没有变化,再持续大约50亿年。在那段时间,它将经历重大变化,这将终结我们所知的太阳系。为了理解这些变化,我们首先需要了解太阳的能量来源。
像所有恒星一样,太阳主要由氢构成。这是最简单的原子。因为太阳非常大,它的引力也很强,太阳中心附近的氢原子——在它的核心——承受着极大的压力,被挤压在一起。有时,四个这样的原子被挤压得如此紧密,以至于它们以足够的力发生碰撞并永久地粘合在一起,形成一个新的、更大的、更复杂的原子:氦。这个过程被称为核聚变,当它发生时,一小部分能量以热量和光线的形式释放出来。由于太阳的巨大尺寸,这些小能量积累起来成为巨大的能量,核聚变是太阳的能量来源。(太阳核心每立方米的能量输出与普通爬行动物大致相同,所以在这里大小确实很重要!)
最终,太阳将燃烧掉核心中的所有氢,聚变将停止。一旦发生这种情况,核心将在自身引力下收缩,直到变得如此致密,以至于氦原子开始碰撞形成碳(由三个氦原子组成)和氧(由四个氦原子组成)。这些碰撞产生的能量比今天为太阳提供能量的氢聚变要多得多。
额外的能量将导致太阳发生巨大变化。核心将变得热得多,导致太阳膨胀到其目前尺寸的一百倍以上,吞噬水星和金星。即使核心将变得更热,但表面将比今天更冷,颜色将从黄色变为红色。处于这个阶段的恒星被称为红巨星。
地球会怎么样?当太阳膨胀时,地球也不会幸免。像水星和金星一样,地球很可能也会被膨胀的太阳吞噬。但即使没有,它也不适合居住。海洋会沸腾,大气层会被吹走。剩下的将是一个焦黑、荒凉的余烬,无法维持生命。
与此同时,太阳中燃烧的氦反应将产生比今天强得多的太阳风。当它离开太阳表面时,它将带走一些太阳外层大气中的氢,形成一个行星状星云。
随着越来越多的物质从太阳中带走,太阳风将继续增强。最终,它将带走如此多的太阳物质,以至于核心将不再有足够的压力来维持氦聚变。在那时,剩下的太阳将在自身引力下收缩,成为一颗更小、密度更大的恒星,被称为白矮星。白矮星将辐射出从早期核聚变中留下的热量,但它将不再产生任何新的能量。
但这真的是结束吗?尽管这个未来可能听起来很糟糕,但还是有一线希望。所有这些从太阳系中吹走的物质最终将在引力的作用下再次压缩在一起,连同其他早已消逝的恒星的残骸,形成一个气体和尘埃云,就像孕育我们太阳系的云一样。在这个云中,许多新的恒星将形成,并拥有自己的行星,而且有可能,这些行星中的一些将在某一天产生生命,这些生命将仰望天空,思考:我们从哪里来?