太阳正在衰老!10亿年后地球被烤干,人类的新家园会在哪里?
科普Room 2021.11.23 1983 6
在遥远的未来,人类也许已经能够和计算机连接,甚至可能直接生活在数字世界里,在没有外界伤害的情况下,人类几乎可以“长生不老”。但是超级进化并不能让我们避免地震和火山爆发等自然灾害,更不能让我们躲开地球和太阳系本身衰老的命运,人类不得不载着地球去流浪,哪里才是人类最终的家园?星际探索究竟要克服哪些困难?
太阳的巨变毁灭地球
对于人类来说,地震或者海啸还无法迫使我们离开地球,终极的灾难很可能来自于距离我们大约1.5亿公里的太阳。
如果太阳走向衰老,那将是什么样子?2007年上映的电影《太阳浩劫》就想象过这样的场景:未来的某一个时刻,太阳逐渐熄灭,地球陷入了寒冬,一艘飞船载着巨型核弹前往太阳,试图用一次史无前例的核爆重新激活太阳。
从科学家的预测,未来太阳真实的衰老过程几乎和《太阳浩劫》的设定正好相反,假如太阳衰老,人类文明不会在冰雪中沉积,而是在火焰中燃烧。想象一下,将时间快进几十亿年,我们将目睹太阳系的终结。
45亿年来,太阳内部的引力和气体的外推力处于完美的平衡中,不过随着时间流逝,平衡发生了改变,太阳燃烧氢元素每秒能产生约6亿吨的氦,这种气体密度更大。随着太阳核心密度增大,氢以更快的速率燃烧,就像把燃烧器的阀门开大,就会增加核心释放出的能量,这会让太阳每十亿年变量10%,所以随着太阳的衰老,它会向外释放更多的热量。
而地球在不到10亿年的时间里,温室效应会开始失控,导致气温飙升,陆地变得越来越热,即便是冬天,对于大多数生物来说,也会因为过热而无法生存、走向灭绝。在20亿年内,甚至连地表的液态水也会消失,随着液态水沸腾消失,地球可能会变成金星的样子。科学家认为,在不到30亿年的时间里,炽热的太阳和失控的温室效应会抹杀地球上绝大多数的生命,届时人类将何去何从?
人类地外家园的第一选择——火星
未来当地球遇到灾难时,先进的航天科技很可能是拯救人类的保障,但是科技并不会突然跃进,人类不可能迅速完成星际旅行。我们还需要争取时间,利用太阳系内的一切条件,为自己寻找一个备用星球,还好,在距离我们还不算远的地方,有一个非常有潜力成为备用地球的星球——火星。当地球变得过热,火星则开始升温,火星有可能变成更适合生命生存的地方。
那么为什么火星会备受青睐呢?
这颗红色星球,是我们目前找到的最接近人类居住环境的行星之一。火星令人激动的地方在于,从它与太阳的距离来看,它处于宜居带。火星上有一些关键的元素,可以用来制造水和氧气。无线电信号只需要19分钟就能够传回地球,所以绝对不会觉得自己与人类以及地球隔绝。
去火星似乎是个不错的开始,但是我们如何才能将火星改造成完全适宜人类生存的星球呢?
首先我们将朝火星的极地冰冠发射能量,让这个行星变暖,冰层融化,融化的冰会沿着火星表面流动,然后蒸发到空气中,这将产生温室效应,使大气变暖,而火星需要充分变暖。目前火星上的平均温度大约为零下62℃,谈不上温暖舒适,不过火星的气候最终会变暖。第一批移民会用这些水来灌溉农作物,我们将拥有食物、水、能源和土地,形成维持人类生活的基础。这需要付出巨大的努力,光是建设工程就需要大量的人力物力,将花费大量的精力和资源把很多人送到太空,所以重新改造整颗行星似乎不太可能。
而且我们不能忽视在地球化改造过程当中,可能会出现的意料之外的情况,地外行星很可能有自己的原生生态,也很可能在被人类插手之后出现新的生态,当我们改造另一个星球的时候,确实要考虑其本身的生态环境,一旦和改造手段相结合,可能产生出完全无法预料的结果。
人类地外家园的第二选择——木卫二
据我们所知,火星上没有生命形式,但如果我们需要对其他地方进行地球化改造,一些未来主义者认为:后备选择可能是木星的卫星——木卫二。木卫二看起来像是被水覆盖着,而水意味着可能有生命。
但是如果我们将木卫二地球化,我们将面临着毁灭,那里的微生物的潜在风险。而这些微生物有一天可能会进化成智慧生命,不仅我们可能会终结木卫二上的生命,走错一步,木卫二也可能会终结了我们的生命。荒野木卫二是我们最有可能遇到生物的地方,同所有文明一样,确保移民的安全,对于我们这个物种的生存至关重要。
正如之前提到的,对太阳系内的星体进行地球化改造只是权宜之计。总有一天太阳会衰老,整个太阳系可能都不再适宜人类生存。
科幻作家刘慈欣在流浪地球的原著小说中就幻想过太阳加速衰老,氦元素的巨变将在很短的时间内传遍整个太阳内,由此产生一次叫氦闪的剧烈爆炸,之后太阳将变成一颗巨大而暗淡的红巨星,它膨胀到如此之大,地球将在太阳内部运行。
事实上,在这之前的氦闪爆发中,我们的星球已被气化了,太阳灾变将炸毁和吞没太阳系所有适合居住的内地行星。尽管根据目前的科学研究,太阳变成红巨星的时间点距离我们还非常遥远。但是一旦发生人类在太阳系内的地球化改造计划都将不复存在,未来人类的征途只能是星辰大海。
未来人类的征途只能是星辰大海
但是问题也随之出现了,所有太空探索和旅行都有成本,而这些成本大部分可能是能源在找到合适的家园之前,人类的各自移民分队也许要在太空中探索数千年,也许很多人的一生都将在飞船中度过,那么支持世代飞船完成上千年甚至上万年航行的能源在哪里?
在忙着开发太阳系中类地行星的同时,未来人类也许还需要把目光转移向太阳本身。换句话说,在逃离太阳系之前,我们要物尽其用,我们将从一个巨型结构中获取能量,这个巨型结构被称为戴森球,我们将把它建造在太阳周围。
戴森球具体是什么呢?
太阳就像一个燃烧着的巨大核反应堆,如果用一个大球体把它包住,这个球体就可以获取所有的能量,能量就不会流向太空。你在太阳周围建造一个外壳,并在外壳内部生活,这样你就可以吸收几乎每一个光子,并将其转化为构建文明所需的能量。当前,人类的生活用电量约为15万亿瓦,戴森球可以吸收4x1026瓦的电能。那么我们要如何开始建造这个已知宇宙历史上最大的工程呢?
戴森球的表面积比地球大6亿倍,这意味着我们无法在地球上获得足够的材料,必须从太空中的其他行星寻找,那么我将进行一场太阳系范围内的改造。首先,我们要在水星表面建造一家工厂,机器人将融化水星物质,并制造出太阳能电池板的材料,而太阳能电池板将提供电力来制造更多的材料,接下来我们将这些太阳能电池板发射到太空中,将它们放置在太阳周围,形成巨大的戴森球,我们将获得近乎无限的能量。
但即便有一天,人类利用戴森球解决了能源问题就万无一失了吗?在星际旅行中是否存在其他的限制呢?目前看来,至少有一个问题是不可避免的,那就是孤独。但是也许我们并没有那么孤独,当人类文明已经进化到可以利用太阳的全部能源,我们对宇宙的探索会到达令人震惊的程度,我们会遇到意料之外的人,而且很可能是以一种前所未有的方式,想象下未来,我们和外星人将会如何相遇?
文明的发展,伴随着探索与发现,自从文明诞生以来,人类就一直在规划更加艰难的新的道路,技术发展也不会停下脚步。希望我们能从人与自然的互动中吸取教训,希望我们对待银河系会比我们对待森林和海洋更好一点,毕竟外太空是一片未知的广袤领域,那是一个值得期待的全新世界。
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