万物生长靠太阳,这可不是一句随便说说的话,而是地球上大部分生命的写照,这其中也包括人类。也许有人会反驳,我们是哺乳动物,不是植物需要光合作用,阴天的时候没有太阳人类依然活得好好的。
植物进行光合作用示意图
阴天的时候没有看见太阳光不代表太阳的能量没有到达地球上。日照时间不足的地方,人们会患上很多疾病,所以不要以为人类没有光合作用就可以离开太阳。然而,太阳的能量并非越大越好,地球生物对于太阳能量的承载是有限的,如果太阳无限度变热,我们就会最终化为灰烬。
太阳是生命,但也可能摧毁生命,人类的命运与太阳紧密相连,成也太阳,败也太阳。
太阳的一生
相信很多人都听说过这样一句话,太阳还有大约50亿年的时间才会熄灭。人类为什么会知道50亿年后的事情呢?这是因为宇宙中的一切寿命都是有限的,包括我们的太阳。人类预测太阳的寿命期限,是在观察了众多恒星之后,得出的一个规律。
太阳和宇宙中的众多恒星一样诞生于星云之中。虽然它质量巨大,占据整个太阳系质量的99%以上,但是太阳含量最多的居然是氢,宇宙中质量最小的元素。一颗恒星的寿命长短取决于它的氢原子能持续多久的聚变反应,注意是氢反应的时间,而不是氢的含量,并不是质量越大的恒星寿命就越长。相反,质量和体积越大的恒星,它的寿命就越短。
如图所示
天文学家通过观察与太阳大小相似的恒星,模拟出了太阳的一生。我们经常说的46亿年其实是虚岁,太阳的详细年龄是45.7亿岁,对于这个体积的恒星来说正值壮年。
太阳的理论寿命是大约100亿岁,也就是说太阳还没有走过自己寿命的半程。这个时期的太阳叫做主序星,等太阳消耗完自己的氢之后,它便会进入一个膨胀时期,叫做红巨星。太阳将进入自己的老年期,会依次吞噬掉水星、金星、地球乃至火星。
太阳与红巨星
红巨星时期不会维持太久,不超过一亿年的时间,太阳就会坍塌。氦聚变取代了原本的氢聚变,使恒星内部收缩,外部膨胀,当这个差值达到太阳无法承受的地步,它便会迎来最后的终焉。
太阳的生命在此次坍塌后便彻底结束,只留下一颗暗白色的实心体独自在宇宙中。曾经围绕它的一切天体,要么毁灭在了红巨星时期,要么在最后坍塌之际,被巨大的力量震碎,成为了尘埃加入另一个星云,变成新生恒星的原料。至此,太阳走完了自己的一生,只剩下一颗白矮星,作为太阳最后的墓碑。
太阳会进入这一阶段
逐渐变热既然太阳还有50亿年的寿命,且不说人类能否延续这么久,就算我们可以,50亿年的时间,还不够人类发展,最终离开整个太阳系吗?这留给我们的时间不是挺充足的吗?
是,没错,太阳的主序星时期还有足足50亿年,光看这个时间,完全可以让人类慢慢琢磨。可问题是,所谓的主序星,并不是指恒星维持现状一尘不变,而是它能够提供稳定持续的能量。也就是说,太阳在主序星时期,也是会有变化的,最明显的变化就是温度上升。太阳的温度来自它散发的能量,这些能量里面除了我们能看见的太阳光,还有我们看不见的光,比如紫外线。
紫外线与红外线
一提到紫外线大家的脑海里,就会冒出杀菌。紫外线为什么会杀菌?因为它可以改变细菌或者病毒内部的基因结构,进而改变外在以及其原本的特性。如果紫外线直接照射到我们身上,我们同样会发生变化。
最常见的由紫外线引起的疾病就是皮肤癌。太阳温度变高势必会导致紫外线加强,地球抵挡紫外线的法宝是大气中的臭氧层。这是地球花费了上亿年才形成的保护层,坚强但又十分脆弱。
可别小看了紫外线
臭氧并不臭,它是一种很难形成的三氧原子结构。我们所说的氧气,是由两个氧原子组成的分子,而臭氧是由三个氧原子组成。三个氧原子的结构非常的不稳定,如果有其他自由基存在,它们会从中夺取一个氧原子走,臭氧分子就会遭受到破坏。人类排放的气体里面含有碳、氢、氯和氮几种元素的化学物质,这是最容易与臭氧发生反应的,所以随着人类活动的加剧,地球的臭氧层反而越来越薄弱。
臭氧的构成
太阳在主序星时期,每隔10亿年就会增加10%的能量辐射,可不要小看了这增加的能量,哪怕增加1%对于我们的影响都是巨大的,也就是说人类根本就熬不过太阳变热的第一个10亿年,留给人类的时间,可能也只剩这么多了。
造成的后果最明显的变化就是地球也会变热。作为太阳的一颗行星,地球必须承接太阳给予自己的一切能量,不管这份能量多还是少。由于人类的活动,导致现在全球气温变暖,两级冰川融化速度加快。如果这个时候,再加上太阳的能量增加,双管齐下,大片陆地被淹没的时间可能会比我们预计的还要早。
陆地被淹没构想图
海平面上涨,陆地面积减少,人类的生存空间被不断压缩,先不说各民族与各文化,就个体与个体之间,就会因为资源而大打出手。没有了足够的土地耕种,迫使人类将所有希望压在地球身上,从自然中掠夺。可升高的温度让整个地球的生态环境改变,纵使人类想要获取资源,到时候有足够的资源供大家使用吗?
太阳变身火球
这还不是最惨的,因为二氧化碳浓度的升高,地球的温室效应只会在未来更严重。地球将变成金星的翻版,接收到的太阳能量大,自身的温室效应又严重,看看金星就能看到我们的未来。这时的人类只能往地下走,以躲避炎热的环境。由于温度高,地表的淡水蒸发殆尽,只剩下少量的地下水可供人类饮用,陷入粮食危机的人类再一次面临饮用水危机。也许到那个时候,地球的人口数量会下降,文明会退步。
太阳的能量加强,紫外线也将更加强烈。地球的臭氧利用自己的不稳定,通过分解出氧原子来消耗紫外线的能量。臭氧是有限的,消耗完之后需要及时补充,保证被分解的臭氧以及形成的臭氧达到平衡。现在的我地球能勉强维持这个平衡,当平衡一方倾斜,消耗的速度完全比不上形成臭氧的速度,那么保护就会荡然无存。整个地球被暴露在紫外线之下,但凡被太阳光照射过的生物,基因都会受到改变。
这个时候的地球,已经极度不适合大部分生物生存。
地球危机
应对措施当然,人类不可能傻站着等待判决,我们有许多办法可以避免悲剧发生。
在过去45亿多年的时间里,地球的温度并没有完全受到太阳的控制。我们的地球经历过几次冰期,全球变冷。如果能够模拟当初全球冰冻的情况,我们就可以平衡冷暖,让地球依然处于一个适合居住的温度。
地球曾遭遇“冰封期”
地球历史上的几次大冰期无一例外都是由于二氧化碳减少造成的,前四次大冰期,休伦冰河期、雪球地球事件、奥陶纪冰期、石炭纪冰期,都是因为当时植物疯长造成了碳平衡被打破,只不过天平往二氧化碳减少那边倾斜。
所以如果出现太阳热量提高10%的情况,人类可以通过在地球上疯狂种植树木的方式,增加氧气含量。这样做还有一个好处就是有足够的氧原子进入平流层,形成新臭氧。
只不过这是一个长期的过程,树木不可能瞬间榨干空气中的二氧化碳,并且增加氧气浓度一定程度上会加剧细胞的衰亡,缩短生物的寿命。一些昆虫会长得很大,地球又会迎来巨虫时代。如果人类采取这个方式,那么现在就要开始行动,毕竟10亿年的时间对于这个方法来说还是比较紧凑的。
当然还有一种方法,就是离开地球,星际移民去往其他地方。虽然这个方案经常出现在影视作品里面,但现实中想要实现,所需要的时间是一个未知数。
星际移民构想图
天文学家把宇宙文明分为了几个等级,想要实现星际移民必须达到三级文明,即可以自由地在我们的银河系内穿梭。因此三级文明又被称为星系文明。很遗憾的是,人类目前达到了0.73级文明,连初级文明的门槛都够不上。尽管如此,天文学家们对人类达到一级文明还是非常自信的,认为那只需要一百到两百年的时间。
一级文明之上,是二级文明,达到此等级,人类可以在太阳系内自由活动,并且制造出“戴森球”将太阳的能量,为我们人类所用。达到这个等级的人类可以前往太阳系中任意一个天体。只是整个太阳系没有另外一颗适宜居住的天体,我们就算可以到达任何角落,却无法在太阳系任何一个地方生存。
戴森球构想图
二级文明又叫恒星文明,意思就是无论怎样无法摆脱恒星的局限,此文明等级的人类,还得依靠太阳。天文学家预计,实现二级文明,人类需要千年以上。
10亿年的时间,如果放到宇宙中来说是一瞬间,如果放到人类身上则是很久,也许在太阳升温来临之前,我们还会遇上其他变故。
地球将变得十分危险
中途变数地球历史上发生过五次大灭绝,外加数不清的小灭绝事件,每一次都是直接将整个生态圈改朝换代。人们总是说恐龙统治地球1.6亿年,其实这并不代表处在食物链顶端的恐龙没有更替。任何一个爬上食物链顶端的生物,都不能抵抗地球的大灭绝事件。比如霸王龙登顶地球是在白垩纪中后期,在白垩纪早期,霸王龙和一个人差不多大。
霸王龙其实没我们想的那么大
地球历史上最后一次大灭绝事件是白垩纪末大灭绝,距今大约6600到6500万年,此后地球进入了一个相对“太平”的岁月,没有再发生大灭绝事件,但中小型灭绝是没有断过。离我们最近的一次灭绝应该是新仙女木事件,距今大约12800年,是彗星撞击地球所导致,猛犸象、剑齿虎等古生物灭绝,还让克劳维斯人也就此消失。
小行星撞击地球,冰川融化
虽然人类的祖先成功挺过了此次灾难,那也只能说明人类面对中小型灭绝事件的能力。毕竟人类诞生才200多万年的时间,我们没有遇到过那种翻天覆地的灭绝。
10亿年的时间里,绝对不可能一次灭绝事件都不发生,谁能保证这不是第六次大灭绝呢?况且人类自身内部也是矛盾不断,战争一触即发。这样再看下来,留给人类的时间,好像不多了!
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