維基少年:太陽系/太陽系未來的命運
正如太陽系依賴太陽作為能量來源一樣,它的命運也與太陽息息相關。
太陽現在是一顆中年恆星。它已經存在了大約50億年,並將繼續照耀,幾乎沒有變化,再持續大約50億年。在那段時間,它將經歷重大變化,這將終結我們所知的太陽系。為了理解這些變化,我們首先需要了解太陽的能量來源。
像所有恆星一樣,太陽主要由氫構成。這是最簡單的原子。因為太陽非常大,它的引力也很強,太陽中心附近的氫原子——在它的核心——承受著極大的壓力,被擠壓在一起。有時,四個這樣的原子被擠壓得如此緊密,以至於它們以足夠的力發生碰撞並永久地粘合在一起,形成一個新的、更大的、更復雜的原子:氦。這個過程被稱為核聚變,當它發生時,一小部分能量以熱量和光線的形式釋放出來。由於太陽的巨大尺寸,這些小能量積累起來成為巨大的能量,核聚變是太陽的能量來源。(太陽核心每立方米的能量輸出與普通爬行動物大致相同,所以在這裡大小確實很重要!)
最終,太陽將燃燒掉核心中的所有氫,聚變將停止。一旦發生這種情況,核心將在自身引力下收縮,直到變得如此緻密,以至於氦原子開始碰撞形成碳(由三個氦原子組成)和氧(由四個氦原子組成)。這些碰撞產生的能量比今天為太陽提供能量的氫聚變要多得多。
額外的能量將導致太陽發生巨大變化。核心將變得熱得多,導致太陽膨脹到其目前尺寸的一百倍以上,吞噬水星和金星。即使核心將變得更熱,但表面將比今天更冷,顏色將從黃色變為紅色。處於這個階段的恆星被稱為紅巨星。
地球會怎麼樣?當太陽膨脹時,地球也不會倖免。像水星和金星一樣,地球很可能也會被膨脹的太陽吞噬。但即使沒有,它也不適合居住。海洋會沸騰,大氣層會被吹走。剩下的將是一個焦黑、荒涼的餘燼,無法維持生命。
與此同時,太陽中燃燒的氦反應將產生比今天強得多的太陽風。當它離開太陽表面時,它將帶走一些太陽外層大氣中的氫,形成一個行星狀星雲。
隨著越來越多的物質從太陽中帶走,太陽風將繼續增強。最終,它將帶走如此多的太陽物質,以至於核心將不再有足夠的壓力來維持氦聚變。在那時,剩下的太陽將在自身引力下收縮,成為一顆更小、密度更大的恆星,被稱為白矮星。白矮星將輻射出從早期核聚變中留下的熱量,但它將不再產生任何新的能量。
但這真的是結束嗎?儘管這個未來可能聽起來很糟糕,但還是有一線希望。所有這些從太陽系中吹走的物質最終將在引力的作用下再次壓縮在一起,連同其他早已消逝的恆星的殘骸,形成一個氣體和塵埃雲,就像孕育我們太陽系的雲一樣。在這個雲中,許多新的恆星將形成,並擁有自己的行星,而且有可能,這些行星中的一些將在某一天產生生命,這些生命將仰望天空,思考:我們從哪裡來?