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数十亿年以后太阳变成一颗白矮星,地球将会怎样?

2020-08-26 05:31阅读(104)

数十亿年以后太阳变成一颗白矮星,地球将会怎样?:任何事物都有生有死有始有终,如今的太阳犹如人到中年,理论上它还有50到70亿年的寿命,当主序星阶段结束之后

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任何事物都有生有死有始有终,如今的太阳犹如人到中年,理论上它还有50到70亿年的寿命,当主序星阶段结束之后,它将成为一颗白矮星。而如今我们地球乃至太阳系的所有一切都在依赖着太阳运行,那么将来太阳撂挑子之后,失去老大哥的温暖和庇护的太阳系行星兄弟们将会怎样呢?

先说我们的地球,其实地球不用考虑将来的何去何从?因为到了太阳的晚年,地球将投入太阳的怀抱,当太阳成为一颗红巨星的时候,它的体积会变得越来越庞大,至少相当于现在的10亿倍,最终它将吞并地球的轨道。

那么结果也很显然,在轨道上运行的地球必将被太阳吞入腹中,也就是说那个时候的地球将葬身于太阳的茫茫火海之中,成为太阳的一部分,地球上所有的一切也都将融化,而由于地球是一颗岩石行星,密度比太阳的平均密度还高,那么它也将在太阳的火海之中越陷越深,最终甚至会进入到太阳的热核反应区中,地球上的很多物资也都将在高温之下分解,其中的一些轻元素如氢和氦等碳以下的元素将参与太阳的聚变。

那么既然地球都被太阳吞没了,水星和金星就更跑不了了,它们也都会被太阳吞入肚中,地球的卫星月亮也会被太阳吞入肚中,但是火星就不一定了,因为太阳膨胀的体积达不到火星的轨道,所以火星应该不会葬身与太阳的火海之中,那么火星轨道之外的小行星带天体、木星,土星,天王星,海王星,以及柯伊伯带天体就更不会了。

那么如果地球将被太阳吞没,到时候人类应该去往哪里呢?其实这个不必过于担心,太阳能影响地球生态环境的时间,大约从15亿年后开始,这么长的时间足够人类发展出纵横宇宙的科技水平了,但前提是人类能够和平稳健的发展,如果人类能做到的话,届时人类可能早就走出了太阳系,甚至已经走出了银河系,并且找到了许许多多的可以安身立命的系外星球。

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科学界预计太阳的寿命还有50亿年左右。这个左右并不十分精确,只是一个大概的数据。有说55亿年的,有说60亿年的,大概就在50-60亿年之间吧。

太阳是一颗黄矮星,在死亡时质量不足与发生超新星爆炸这样惊天动地的悲壮,只是会成为一个红巨星,半径膨胀到200倍。太阳的直径现在约为140万公里,两百倍就是约2.8亿公里,半径就是1.4亿公里。而地球距离太阳现在为1.5亿公里,也就是说红巨星膨胀到了距离地球还有1000万公里的范围。

这只是一个预计,是根据观测到的其他同类恒星衰亡时的状况估计得,实际上到底是200倍还是300倍还是150倍,并没有准确的结论。

这样科学界一般的认为地球毁在这个阶段被“烤熟”或者吞噬。有的科学家认为太阳死亡前引力下降,地球等天体会向外漂移,漂移多远没有定论。但这样虽然不被气化或者吞噬,地球上的温度早已经能够烤熟一切了,岩石也将融化,所以不管这样,地球生命都难逃一死。

当地球本身还有可能会暂时的保留,等待那个红巨星外壳由于太阳核心引力不足以聚集,而渐渐飘散而去,只留下一个地球大小的白矮星时,地球等这些残破的幸存者-太阳的子子孙孙们可能会因为引力不足而渐行渐远,渐渐漂流到了无边黑暗的星际空间,成为一个流浪星球。

也有一种说法,白矮星是一种极端天体,重力场很强,上面一个立方厘米的物质就有1吨重,而且形成初期温度很高,如果行星靠得很近就会被白矮星强大的引力撕碎吞食。在红巨星阶段,水星和金星被吞噬掉是毫无疑问的,这样地球就是靠得最近的一颗行星了,如果要撕碎的话,第一个将轮到地球。

所以太阳这个太阳系的老大在死亡前是很恐怖的,它自己的毁灭将带走整个太阳系。

不过人类完全没有必要为此而杞人忧天,因为在这个死亡之日之前很久很久,地球就不宜居了,人类必须寻找新的宜居地,进行星际殖民才能保存文明的延续,否则就只有灭亡。所以在太阳毁灭那一天到来时,人类早就远走高飞了,或者早就销声匿迹了。

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太阳稳定的产能机制对地球生命来说至关重要。太阳产生的能量哪怕只发生百分之一的突然变化,都会给地球带来全球性的气候变化。显然,太阳从没有过能量井喷,但是太阳不会永远保持这样的稳定状态。在数十亿年以后,太阳大规模的分裂将不可避免。

太阳的老年危机将由核心区氢燃料的枯竭引发。为了维持核反应堆的燃烧,太阳将面临能源危机。核心区的热核反应将转移到外围的壳层, 那里仍有必需的氢燃料。这样太阳核心就会收缩, 加热外围壳层继续燃烧氢,加快核反应速度产生更多能量。此时的太阳非但不会黯淡下 去,反而会比现在更明亮。而地球上则开始升温,可能每年只有零点几度,但随着时间的流逝,增加的太阳能量辐射会把地球两极冰帽的所有冰都融化,而赤道地区则热得将不适合人类生存。这种变化尽管进行得很慢,但只需千年左右将出现全球气候的灾难性改变。

逐步累积的能量会冲出太阳的核心,使得太阳像吹气球一样开始膨胀。它的半径会是现在的二倍、三倍直至四倍。随着核心温度升高至足以点燃氦聚变成碳的核反应,太阳加速释放能量,使得外层膨胀至更大的宇宙空间。几百万年后,太阳的边缘将触及最内侧的水星。水星本来就一直是死亡的灰烬世界,但此时它的岩石都将因高温而汽化,最终水星被太阳吞噬。

而高于水的沸点的超高温将消灭 地球上的全部生命。海洋蒸发会形成令人窒息的温室效应大气层,因表面温度升高促发的火山喷发释放出更多有害气体,更使地球雪上加霜。太阳的这种膨胀还将持续几百万年,直到地球的天空几乎完全被深红色的膨胀的火热太阳核心所填满——世界末日的景象即源于此, 这个阶段的太阳已经是完全成熟的红巨星了,亮度是现在的几千倍。地球也许可能会在这场浩劫中幸存下来,但也只剩下破烂炉渣般的残躯。

最终,在浩劫开始一亿年之后,红巨星产生能量的核心终于耗尽了核反应燃料,塌缩成致密 的天体—— 一颗白矮星。这是一颗死亡恒星的遗体,通过收缩产生的热量发出白色的光芒。这颗白矮星的质量为原始太阳质量的四分之三,体积只有地球大小相当。如果地球到那时还存在,新形成的白矮星将在天空中像钻石一样闪耀,地球上的光亮与现在的黄昏相同,但再没有来自太阳的热量,这是一个冰冻的废弃世界。 其后的大约300亿年间,太阳将慢慢冷却,好像濒死的余烬,直到再不能辐射出任何能量。太阳最后遗迹将是一颗黑矮星,那将是我们太阳的最终命运。

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数十亿年以后太阳变成一颗白矮星,地球将会怎样?

其实完全不用担心太阳变成白矮星,因为太阳在成为白矮星之前,首先会膨胀成红巨星,在那个时代,地球就成烤红薯了,不过红巨星时代的太阳系,宜居带将推进到木星土星附近,木卫二和土卫六都是地球很好的去处,我们完全不用担心!

当前的太阳系宜居带,地球和火星稳稳的落在其中,尽管现在的火星不适合生存,但它的未来非常有潜力。

红巨星时代的太阳系宜居带,尽管地球和火星将不再处于宜居带,但木星和土星的卫星依然为我们提供了第二选择,尽管地球将不再适合居住,但地球文明却仍然有延续的机会,真正难熬的太阳的白矮星时代!

如果没有意外的话,太阳的白矮星时代将在60-70亿年后到来,红巨星后期氦元素及碳元素的剧烈燃烧、辐射压剧增将导致外壳逐渐挣脱内核的引力束缚,逐渐扩散到宇宙空间,成为一片行星状星云,内核将在没有辐射压支撑的情况下,坍缩成一颗白矮星,它将保留太阳50-60%左右的质量,但直径大约只有200千米不到,成为一颗耀眼的发着白光的天体!

白矮星时代太阳系里的每一颗恒星都将无法得到足够的光照而陷入无边的寒冷,如果无法想象那么可以参考上图冥王星上看太阳的效果,地球也会像冥王星一样,从红巨星时代的数千度的高温跌落至零下200多度,大气层中的氮气和氧气都冻成了雪花厚厚的积在地面上!

在这个时代,迁移至木卫和土卫中的地球文明,如果依然还没有取得核聚变技术的话,那么可以肯定,这个文明即将灭绝,如此寒冷的情况下,甚至都无需处理,文明的痕迹将会保留数千亿年,也许未来某一个超级文明路过太阳系时将发现这个星系的文明不思进取,尽管逃离了红巨星时代的气候剧变,但依然无法逃脱白矮星时代的无边寒冷!可怜又可悲的人类,如果我们还整日勾心斗角、无所事事的话,这一切事实都将在未来发生!

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地球的宿命

地球直径已经有46亿年的历史,在整个进程中,地球经历多次生物的大灭绝和物种大爆发,可以说是“铁打的地球,流水的生物”,虽然人类如今可以说是地球上的霸主,但不出意外也会成为地球的过客,就如同曾经的地球霸主恐龙一样。

那我们不禁要问了,地球的末日是什么?

实际上,地球最终的宿命其实还未可知,它有可能会在太阳变成红巨星时被吞没,也可能在那次灾难中幸存下来,而后被其他的恒星顺走或者被其他大型天体吃掉。如果运气好,兴许可能熬到宇宙走到尽头的那一刻,大概就是会被撕碎或者被挤爆。那具体是咋回事呢?

恒星的演化

在宇宙当中,恒星被认为是宇宙中的烛光,它能够发出星光。我们看到天空的星光几乎都来自于恒星,只有极少数是太阳系内的天体。恒星和行星,彗星等天体的最大区别就在于:质量大。

在太阳系中,太阳的质量达到了整个太阳系总质量的99.86%,是绝对的霸主。

要成为一颗恒星实际上是有门槛的,它要求质量至少是太阳质量的8%,在太阳系中,除了太阳之外,最大的木星,它距离这个门槛还有相当大的距离。那为什么恒星“质量大”就可以发光呢?

我们以太阳为例,太阳由于自身质量很大,导致引力会挤压自身,使得太阳内核的温度急剧上升,达到1500万度。太阳内部的物质被电离呈现等离子态,也就是原子核外的电子获取足够多的能量,最终摆脱了原子核的束缚。这个时候,太阳内部就是原子核,电子,光子混合在一起的状态。

在这种状态下,原子核就有可能和原子核发生合并,最终发生热核聚变,并向外释放能量。但是,我们要知道,原子核是正电的,因此,原子核之间存在着静电斥力。科学家估算,要使得太阳中的氢原子核发生热核聚变至少需要60亿度。可是,太阳内部的温度远远达不到这个温度。

不过,根据海森堡提出的不确定性原理。我们可以得到一个结论:在微观世界之中会有一定的概率发生量子隧穿效应,也就是说,即便是需要输入能量才能实现的反应,在微观世界中也有一定的概率会发生,只不过发生的概率极其低。但是由于太阳足够大,即便是很低的反应概率也可以发生。只不过由于概率极其低,因此太阳内核的核聚变不会发生得很剧烈,而是温和地燃烧着。

太阳如今内部发生的反应是氢的热核聚变,有两个主路径,主要的路径是质子-质子反应链。说白了就是4个氢原子核通过反应生成氦原子核的过程。

太阳可以维持燃烧这个状态长达100亿年的时间,当氢原子核烧完之后。太阳内核会在引力的作用下急速收缩,此时,内核会触发氦原子核的核聚变反应,生成碳和氧。

在内核在收缩的同时,太阳的外壳会膨胀开来成为一颗红巨星,这时候的半径会扩大到原来的200倍。按照科学家的估算,此时,水星和金星都会在太阳的内部,而地球恰好就在太阳的大气附近。至于地球会不会最终被吞没,科学家目前还没有办法确定。前段时间就有个研究认为,地球有可能会被太阳的潮汐力撕碎,最终被吞噬掉。

由于氦原子核的核聚变反应并不稳定,在末期会发生氦闪,在这次氦闪的过程中,地球会不会幸存下来也很难说。

随后,太阳逐渐走到生命的尽头,内核成为一颗白矮星,并逐渐凉透,而外壳则会成为行星状星云。

地球的其他结局

如果在太阳走向灭亡时,地球还活了下来,那地球很有可能会成为一颗流浪的行星。等待地球的结局可能会是被其他天体吃掉或者顺走,成为其他天体的伴星。

当然,还有极其低的概率会是地球一直存活下来,熬到宇宙的末日。目前关于宇宙末日有5个推测,可以分成两个类型分别是热死亡和冷死亡。

如果是热死亡,就是宇宙在引力作用下收缩。那么,地球的结局就会是被挤扁和压缩;

如果是冷死亡,那就是宇宙一直膨胀下去。那么,地球的结局就会是被撕碎,甚至连构成地球的原子也会被撕碎,不再能够构成原子结构。

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答:根本无需担心那时候的地球;因为在那之前,地球已经被太阳吞噬了!


根据恒星形成与演化理论,目前我们的太阳处于主序星时期,因为太阳质量太小,今后不会发生超新星爆炸,太阳后续的演化历程为:主序星——红巨星——白矮星——黑矮星。



其中,红巨星就是地球的末日,到时候:太阳内部的核聚变反应更剧烈,温度更高,太阳会膨胀600多倍,直到把地球轨道淹没,水星、金星和地球会逐一被太阳吞噬。


红巨星的时期,太阳的核聚变消耗更快,到达一定程度后,太阳的核聚变反应将会减弱,引力逐渐成为主导,太阳体积收缩成为一颗致密的白矮星,经过漫长时间的冷却,白矮星会成为一颗黑矮星。



目前太阳的寿命大约46亿年,到红巨星还需要50亿年的时间,那时候不等太阳吞噬地球,相信地球上的人类早已离开了太阳系,或者已经自取灭亡了!


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按照恒星的演化规律,太阳在大约60亿年后将会演化为白矮星。至于那时的地球会怎样,取决于地球在此之前有没有被毁灭。

太阳并非从现在的主序星阶段直接进入白矮星阶段,中间还要经历红巨星阶段。在太阳的主序星阶段结束之后,核心区域的氦核聚变将会被点燃,由此引发外层剧烈膨胀,结果形成体型庞大的红巨星。到了那时,太阳的体积至少增加几百万倍。至于那时的地球会怎样,存在两种可能。

有一种可能是,地球轨道处在红巨星阶段的太阳内部,结果导致地球被毁灭。如果真是这样,当太阳从红巨星演化为白矮星之后,原先距离太阳最近的三颗行星都不复存在。

还有一种可能是,地球轨道处在红巨星阶段的太阳外部,地球不会被毁灭。当太阳进一步演化为白矮星之后,地球仍然会绕着那颗白矮星运动。只不过因为白矮星的质量要比现在的太阳质量低很多,所以那时地球的轨道半径要比现在大很多。

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根据科学家们对太阳生命周期的计算,有两种结果:被太阳吞噬彻底消失,或者沦为一颗死寂的“大石块”!

如今,赋予我们生命的太阳已经有50亿年的历史,科学家们通过太阳核聚变的速度计算得知,太阳还有大约50亿年的生命。50亿年后,太阳将逐渐膨胀为红巨星,开始向外围扩展,并逐渐向内行星水星,金星靠近。

届时水星和金星都会被变成巨大红巨星的太阳吞没,而地球也变成一个炽热的“烤炉”,海洋将蒸发,表面大部分物体都将被熔化,生命更不可能生存。不过也有科学家表示地球也有可能被红巨星吞没!

如果我们的地球有幸躲过被吞没的灾难,对于地球上原有的生命来说也将毫无意义,因为经过红巨星炽热的“洗礼”,地球会变得一片死寂,就像一块“大石头”一样漂浮在虚无的太空中!

红巨星并不是太阳最终的“坟墓”,迅速膨胀为红巨星之后,太阳会最终坍缩为白矮星,体积非常小(科学家们估计只有地球般发现),密度很大,同时还会发光,只是光线非常微弱!而地球就在那样微弱光芒的照耀下漂浮着!

幸运的是,那只发生在十分遥远的未来,而如今的太阳正值壮年,这对于地球和我们人类来说是最大的幸运。可以肯定的是,如果人类有幸把文明延续到足够长的时间,我们就不必担心太阳会成为红巨星和白矮星,因为在那之前,人类早已经离开地球和太阳系了!

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太阳一旦熄灭地球会怎么样?我们都想过这个问题,也有很多可能发生的情况,尽管这个过程发生得非常缓慢,但太阳无时无刻不在消耗着自己的燃料,并且释放着巨大的能量。那么在太阳变成白矮星的过程中,我们的地球会怎么样?

地球有很大的几率不会被红巨星吞噬

太阳和所有的其他恒星一样,随着年龄的增长,核聚变速度加快,温度会逐渐升高。就在几十亿年前,太阳的光度比现在少了10%,再过十亿年,太阳会持续升温,光度增加20%,直接导致我们地球上的水会被晒沸腾!整个海洋像一锅热汤。到这时其实生命已经支撑不下去,因此我们就不需要考虑我们还能否生存,下面就主要说地球会怎么样。

海水的沸腾,不会对地球本身造成任何物理上的破坏,几百摄氏度对地球来说没任何影响。陆地将变得干裂,几乎没有任何形式的生命生存,但烧焦、烤焦的地球仍将存在。

太阳再过50到70亿年后将会耗尽核心所有燃料,彻底进入死亡周期。膨胀成成一颗红巨星,将氦等较重的元素燃烧成碳、氮和氧,然后继续膨胀,吞没水星和金星,但很有可能不会吞没地球。关于会不会吞地球,有很大一部分估计是不会,但足以把地球变成一个火球。

太阳系剩余的行星一直绕白矮星运行?

在红巨星之后,一旦太阳核心中较重的元素耗尽,就会在行星状星云中爆炸,吹散外层的氢壳,然后中心收缩成一颗白矮星。

行星状星云一般的寿命都很短,大概只有10万年,就会在星际空间中消散,但是白矮星将会存在很长很长一段时间!估计的寿命已经飙升到数万亿年,如果地球真的没有在红巨星阶段被吞噬,那么地球就会有幸暂时存活下来,肯定也包括火星,还有外面几个行星,都应该只是围绕着太阳残留的白矮星运转。

那么留下的白矮星是什么样子的?这颗白矮星仍然拥有太阳最初的大部分质量(可能50-70%),但就体积而言只有地球那么大!白矮星的绝大部分将由碳、氮和氧构成,外层有一小层薄薄的氢和氦。

接下来的景象就是,剩余的行星绕着白矮星旋转,那么在往后的数万亿年里,白矮星就控着着其他行星?如果地球还没有被红巨星吞掉,它会继续在轨道上运行数万亿年?

在银河系中我们发现了白矮星会吞噬轨道内的行星

我们知道太阳还很年轻,也不会是第一个变成白矮星的恒星!就在我们的星系内部,已经有大约1000亿颗白矮星,包括上图中球状星团M4中发现的大量白矮星。

但是,就像小行星和彗星会被木星和海王星的引力捕获一样,同样的事情也会发生在这些白矮星周围。

每隔一段时间,白矮星周围的岩石星体,也许是小行星,也许是一颗行星,就会被白矮星的引力捕获,直接撞向白矮星。

白矮星的密度极高,相撞后行星的残骸会被卷入白矮星周围旋转的尘埃暴中,因此我们应该能够探测到白矮星周围重元素的存在!

因为白矮星表面温度高达数千度,仍然在发光,所以白矮星也会像太阳一样发出黑体辐射。但是周围的重元素会以特定的频率吸收光线,白矮星的光速就可以告诉我们这些尘埃是由什么元素组成的,从而告诉我们被吞噬的行星或小行星曾经包含了多少种元素?理论上,即使是一颗矮行星或地球大小的物体最终也会被白矮星吞掉。

通过我们的观察发现,至少有四颗已知的白矮星在自己的恒星系统中吞掉了一些与地球成分非常相似的天体。镁、铬、铁、镍、钙、锡和硅,以及其他许多物质,都被发现环绕在这些白矮星的氦层周围,其含量比地球上的要多的多!

总结:地球很可能会被白矮星吞噬,这是宇宙中正在发生的事

除了地球有一天可能会被太阳残留的白矮星吞噬以外,还有其他更重要的信息。

换句话说,这不仅证明了类地行星的存在,而且还表明银河系中的其他行星在我们的太阳系形成之前就已经存在了!

尽管在遥远的未来,最终太阳可能会吞噬我们,但那些早已死亡的恒星正在吞噬它们的行星残骸,这一事实让我们再次发现,地球和我们的太阳系并没有那么特别。

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有一定的可能性,地球的下场没有水星、金星那么惨,直接被太阳膨胀的外壳给吞噬了,地球很可能在这场“吞噬”灾难中幸存下来,免于被吞噬的结果,但终究,地球早已不是地球了,是个火球。

白矮星是一种低光度、泛着白色惨淡的光、高温度、高密度的天体,这是类似太阳这种小质量恒星演化末期的产物,当红巨星不断膨胀的外壳消散后,原本恒星的内部就会诞生出这样的天体,质量会比之前有所下降。

太阳现在正值壮年,处于主序星状态,正在慢慢的向红巨星演化,大约30亿年以后,地球温度就开始迅速上升,导致的结果就是海水不断蒸发,地球就像一个大蒸笼,随着太阳体积不断的扩张,地球的空气也将损失殆尽,地球上最为珍贵的水资源也将枯竭,最终地球将成为一颗焦黑的火球,没有一点曾经存在过生命的迹象,如果可以亲眼看到那番景象的话,不敢想象,在这颗火球上曾经孕育过生命,曾经上面生机盎然。

而这一切在大约40亿年后就会发生,不过由于太阳质量的不断损失,地球相应的也会远离太阳,就有可能逃离出来,不被吞噬掉。

当太阳的质量减少至原本质量的60%时,那么原本的地日距离将扩大大约70%,也就是那时的地日距离将是1.7个天文单位,即使是这样,也还是会遭到太阳最外气层的侵扰,直至红巨星时代结束。

毫无疑问,在太阳真正变为白矮星之前,地球上的生命就全部毁灭了,但至少还会是一个球体模样。