地球的命运如何?

巨大的太阳从一颗表面被烧焦的红色行星后面升起的轨道视图。

一颗红巨星灼烧环绕其轨道上的行星的艺术家概念图。图片来自 ESO/L. Calçada。


地球的存在归功于我们的太阳,它是在 45 亿年前由太空中巨大的气体和尘埃云形成的。同样,太阳将在大约 50 亿年后毁掉地球上的生物。随着太阳的演化,它会膨胀成一个红巨星把我们的星球炸成灰烬。更重要的是,地球的死亡将发生在银河系尺度变化的背景下。我们的银河系和仙女座星系将在一个巨大的碰撞这将永远改变我们在太空中的银河家园。

我们的太阳是G型星目前它的生命周期已经过了一半。这种类型的恒星在其生命的大部分时间里都非常稳定,数十亿年来在其内部悄悄地将氢融合成氦。总有一天,太阳内部的氢会耗尽。那时,重力的向内压力将战胜太阳内部聚变的向外压力,直到太阳加热到足以开始聚变氦气。那时,太阳将向外膨胀,变成一个红巨星.


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随着太阳加热和膨胀,它的外层将包围最内层的行星,水星和金星。太阳的外边缘将增长到大致到达地球的轨道。我们星球上的水和大气将沸腾蒸发,只留下一块烧焦的、毫无生气的岩石。火星需要一段时间才能升温,但最终,火星也会脱离人类的宜居带。到那时,外行星的卫星——如木星和土星——将是我们太阳系中唯一留给人类殖民地的地方。

但这些地点也只是寻找新家的临时修复。

2 幅图,在不同距离处围绕太阳的宽绿色圆圈,未按比例绘制。

随着我们的太阳膨胀到红巨星阶段,它周围的宜居带将在太阳系中向外推。图片来自 NASA/Wendy Kenigsburg。




太阳的红巨星阶段可能会持续十亿年左右,但最终氦也会耗尽。然后太阳会吹掉一层气体。天文学家通过其他恒星系统的望远镜观察我们的太阳,我们称之为行星状星云,一个巨大的气体壳围绕着一颗垂死的恒星。最终,这个外壳会消散到太空中,我们太阳的剩余部分将变成白矮星.

地球的天文学家可以向外眺望太空,瞥见地球的未来。例如,400光年远去,一颗被天文学家称为SDSS J1228+1040是一颗带有气体星云葬礼裹尸布的白矮星,天文学家在其中发现了一颗小行星的特征,它在灾难性的死亡很久之后仍然围绕着它的家乡太阳运行。

那么银河系本身呢,这个包含我们地球和太阳的巨大恒星岛呢?当我们的太阳膨胀进入红巨星阶段时——早在它成为白矮星之前——银河系本身将经历一个漫长的过程不可避免的碰撞旁边还有巨大的螺旋星系,仙女座星系。地球上最后的人类——如果在几十亿年后还有人类——将会看到仙女座星系在夜空中变得越来越大、越来越亮。目前肉眼几乎看不到暗天站点.但是,从现在起几十亿年后,仙女座星系将成为一个令人叹为观止的恒星旋转,在任何和所有地球居民的夜空中都很容易看到。

随着仙女座和银河系相互靠近,仙女座星系的巨大质量将开始影响我们银河系中的恒星。我们的银河系又宽又平,就像煎饼一样。我们目前在地球上看到它的星星在八月的一个黑暗的夜晚,就像一条巨大的朦胧带划过天空。但随着仙女座的引力扭曲它们的路径,银河系的星星将散布在我们的天空中。


这似乎令人难以置信,但星系内的恒星相距甚远,即使两个巨大的螺旋相撞,恒星之间的碰撞也几乎不会产生烟花。然而,两个星系中的气体云很可能会发生碰撞,成型巨大的新星群。

6 个面板,螺旋星系越来越近,星系混乱,最后是大而平静的椭圆星系。

这一系列插图显示了我们的银河系与邻近的仙女座星系之间的预测合并。图像通过美国宇航局.

最终,银河系和仙女座星系将安定下来,形成一个新的巨大的斑点状星系。此时,地球、我们的太阳和我们太阳系的其余部分可能处于相对于银河系中心的某个全新位置。目前,地球距离银河系中心约 25,000 光年。在仙女座和银河系合并之后,天文学家相信我们在太空中的家园将被撕裂到一个新的银河轨道距中心 100,000 光年新的大型仙女座-银河系组合星系。作为理论家T.J.考克斯哈佛-史密森天体物理学中心的负责人说:

你可以说我们被送到了乡下的养老院。


而人类的命运又将如何?这是不可能的。如果它幸存下来,人类的未来将取决于我们是否有能力远离垂死的太阳并在别处安营扎寨。

幸运的是,我们有几十亿年的时间来弄清楚如何完成这项艰巨的任务。

底线:地球的命运将如何?随着我们的太阳变成一颗红巨星,地球注定会变成一块干燥、烧焦的岩石。更重要的是,随着银河系和仙女座星系的碰撞,我们的太阳和地球(以及我们太阳系的其余部分)预计将被抛向碰撞中产生的新大星系的外围,远离银河系中心.