科学|地球寿命有多久,会如何死亡?

科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛 。
地球是我们赖以生存的家园 , 地球的寿命关乎着我们能够在地球上生存多久 。 但是我们知道 , 地球是行星 , 自身没有发生核聚变 , 所以不会发光 。 也正是因为如此 , 它的寿命可以无限长 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
但由于地球位于太阳系内 , 太阳的一举一动对木星的影响非常大 , 如果有一天太阳走到生命终点 , 势必也会导致地球走向寿命终点 。
因此看地球的寿命有多久 , 只要看太阳的寿命就可以了 。
太阳的寿命
在宇宙中 , 有一个黑话叫做“质量为王” , 这是说 , 质量不仅关乎着该星球是行星还是恒星 , 还关乎着恒星的寿命有多长 。
太阳之所以会发光 , 是因为自身体重非常大 , 相应的引力也非常大 。 而引力越大 , 其内部的温度就越高 , 可以达到1500多万度 , 200多万个标准大气压 。 想象一下 , 如果不考虑温度 , 人类在200多万个标准大气压下 , 根本无法站立起来 , 骨骼和肌肉都会被压强压碎 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
在如此高温高压环境下 , 太阳内的物质无法以我们常见到的固态、液态、气态的形式存在 , 而是以等离子体的方式存在 。
在等离子态下 , 电子由于获得了足够的能量 , 因此可以脱离原子核的束缚 , 成为自由电子 。 也就是说 , 太阳内部并不是由物质构成的 , 而更像一锅粒子粥 。
我们知道 , 原子核是由质子和中子组成 , 其中中子不带电 , 而质子带正电 , 所以原子核带有正电 。 同种电荷相互排斥 , 一般情况下 , 两个原子核之间不会发生融合 , 也就是说不会发生核聚变反应 , 这是因为需要克服静电斥力至少需要1亿度高温 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
我们知道 , 太阳内部温度只有1500万度 , 距离1亿度还有很远的距离 , 那为什么太阳还能发生核聚变反应了呢?
其实是因为 , 在量子隧穿效应下 , 即使是小概率才发生的时间 , 也有一定的几率发生 , 只不过发生的概率非常小 , 1对粒子大约需要1亿年才会发生一次 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
然而我们知道 , 原子核非常非常小 , 而太阳又足够大 , 因此即使是小概率事件 , 也会必然发生 , 于是太阳就引燃了自身核聚变反应 。 不过由于太阳温度不够高 , 所以太阳的核聚变反应非常温和 , 没有一下子全炸了 。
正是因为太阳的核聚变反应比较温和 , 所以太阳的寿命非常长 , 大约是100亿年左右 , 而太阳已经度过了45亿多年 , 从目前来看 , 太阳还有50多亿年的寿命 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
地球寿命
再过50亿年后 , 太阳就会走到生命终点 , 变成一颗红巨星 , 而地球将会在太阳的大气层中 , 炙热的温度会让地球融化 , 水汽蒸发 , 生物从此灭绝 。 此时的木星虽然没有直接在太阳的大气层中 , 但距离太阳的距离非常近 , 以至于温度急剧升高 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
再过一段时间之后 , 太阳的引力将无法束缚住太阳的大气层 , 以至于太阳大气层会脱落 , 重新形成星云物质 , 此时的地球、木星也很难幸免 。
太阳外层脱落之后 , 内核会形成一颗白矮星 , 之后慢慢凉透 , 这就是太阳最后的下场 。 而如果木星或者地球能够在太阳外层脱落之前 , 就已经脱离了太阳的引力束缚 , 或许会称为一颗流浪星球 , 但它们更可能的结局是在太阳成为红巨星之时就已经被烤化 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
总结
其实行星的寿命非常长 , 但是恒星的寿命有限 。 其中寿命最长的恒星属于褐矮星 , 它们刚刚迈入恒星的门槛 , 核聚变非常非常温和 , 以至于它们能持续燃烧很长时间 。 据研究发现 , 褐矮星的寿命可能长达上百亿年 , 而如今宇宙寿命只有136亿年 , 所以至今为止没有一颗褐矮星走到了生命终点 。
科学|地球寿命有多久,会如何死亡?
寿命最短的属于蓝巨星 , 由于蓝巨星体型巨大 , 所以引力较大 , 内核温度也更高 , 以至于核聚变反应非常强烈 , 所以用不了多久就烧没了 。


推荐阅读