进入老年时代的太阳、地球和木星三者之间

文章作者:瀚海狼山

进入老年时代的太阳、地球和木星三者之间,最终会出现一系列奇特的新格局,而真到了那个时候,地球的状况也会非常的不稳定,会有最坏、最好或者不好不坏三种结局。

在此先不说这三种结局的具体内容是什么,先探讨一下,若太阳系后期能量和质量变化造成的引力弹弓,也就是所谓体积和质量快速膨胀后的木星引力大增后,一旦真的把地球整个的抛出海王星以外的轨道,甚至做的再彻底一点,直接抛出太阳鞘,那么地球本身和人类将面临哪些尖锐的挑战。

其实这些挑战大部分是可以预测甚至是可以通过超算人工模拟的。现在人类在上世纪七十年代以后发射的多个探测器,已经飞出了太阳风的最大范围,也就是到了太阳鞘的边缘,再飞上几十年就应该突破太阳鞘,进入外星辐射的冲击层,这基本上已经脱离太阳本身的实际控制,逐步进入了完全陌生的恒星际空间。

既然作为一个几百公斤到上千公斤的人造探测器可以脱离太阳的引力和辐射范围,那么从理论上,也可以把地球本身看成一个超级的载人飞船,原则上也可以脱离太阳的控制,进入恒星际空间,开始真正的太空流浪生活。不过地球要脱离太阳,过程要复杂的多,具体实现步骤后面再探讨。

探测器离开太阳鞘的过程经历的变化,地球本身其实也要全部面对。最主要的变化,是太阳在视线中,变的越来越小,光照和到达地球表面的热量的强度也越来越弱,还有看不见的各种太阳粒子辐射也越来越稀疏。当到达现在木星的轨道之外时,太阳本身看上去只有现在地球轨道的一半大小。当越过天王星轨道时,太阳看上去只有现在看到的十分之一大。而当越过海王星轨道时,太阳的大小只剩下就像一个非常亮的人造光源。当飞出太阳鞘时,太阳看上去就已经是一个天空中最亮的星星了。

除了回看太阳本身视觉上的变化,对正在脱离太阳引力的任何物体来说,最直接的感受,自然是温度的迅速下降。在天王星以外的距离,即使太阳光仍然直射的地球表面部分,都不可能再让水成为液体,不能直射的部分更会深度冻结。当到达海王星的轨道以外,地球的海洋将全部冻成一整块坚硬的大冰层。当飞出太阳鞘以后,大气层本身都会液化甚至固体化,也就是氮气和氧气,都会变成固体氮和固体氧。整个大气层会迅速变的稀薄起来,只剩下极少量的氢气和氦气还是气体状态。而等到进入恒星际空间,整个地球表面将接近绝对零度,连氢气和氦气都要固化,大气层本身几乎消失;海洋更是深度冻结。

靠外表热量存在的水和其他液态流体几乎都已经固体化,也就是这个地球表面会深度冻结,各种生物甚至微生物都已经被冻死或者停止活动,深度休眠。包括人类在内的生物要想继续在地球上存活,就必须利用核能或者地热能生存,全人工制造食品和淡水,甚至支持呼吸的气态氧气。

现在要在完全没有太阳光的情况下,生产食品并不困难。比如现在在完全没有阳光的南极极夜状态下,可以少量生产黄瓜、生菜等各种蔬菜,只需要有足够的电力和保温条件。只要把这种车间扩大,就能生产更多的植物产品;植物产品可以提供人类食物,也可以饲养牲畜,提供肉类。另外在大气层冻结的情况下,可以大规模电解水和融化冻结的氮气和氧气,创造人造呼吸环境。总之一定要有电力,有电力就有人造光照和保暖供应。而电力可以通过地壳的核能和地热能提供,地热能本身也大多来自天然核衰变能。地球本身内部的核能,是可以满足上百万年人类生存圈的能量需求。

而且现在通过观测,认为其他的流浪行星中,有生命物质的概率,并不比非流浪行星概率低。相当一部分流浪行星上面,可能存在像地球细菌一类的的微生物。被逐出本身所在的恒星引力系统的流浪行星,由于有“放射性热力散失”,因此在绝对温度平均只有3K的冰冷宇宙中,他们或许可以保留气态的浓密大气层,因此有可能不会被完全冻结。这种理论之下,可以通过判断大气的阻光度来推测大气的厚度,大气越浓密,阻光度越高,因此浓厚的氢气可阻挡散射的红外线,保留流浪行星表面的热力循环。

另外,在大多数行星系统形成期间,有不少较小的原行星会被弹射出该系统。由于距离恒星越远,行星所接收的紫外线辐射会越少,其空气分子的动能也会越少,在这种情况下,重力环境与地球相近的行星可保留其氢气和氦气组成的大气层。

最近几年,通过超算模拟,假设有一个与地球体积相近的流浪行星,在基本由氢气构成的一个大气压的压力下,其核心的放射性同位素发生衰变所产生的地热能,可把表面温度上升至水的液化温度,因此这类流浪行星甚至有部分液态海洋的存在。该类行星的地质活动可持续极长的时间,通过地质活动产生磁层抵御外来辐射。甚至频繁的海底火山活动,能为行星的生命提供能量。而即使今天地球大洋洋脊上的火山温泉口,仍然有完整的、完全不需要太阳提供能量的生态链,因此流浪行星本身存在生物圈的概率仍然可观。

甚至体积巨大的气态流浪行星周围,也有可能有像木星一般庞大的卫星系统。在其卫星群与星际行星的潮汐作用下可保有热力,所以同样可能存在生物。卫星上也有可能存在靠分解卫星上的物质获得能量的微生物。这等于较大的流浪行星,并非孤单的存在,甚至还有一套自身的小家庭,一起跟着家长流浪。

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2012年11月曾经发现了一个新天体,可能就是典型的流浪行星。其体积为木星的7倍。年龄可能只有1.2亿年,对比地球非常年轻。判断其表面温度,居然高达400摄氏度左右。距离地球约4600光年,位于麒麟座的巨型尘埃气体云团中。观测还发现,这个流浪行星脱离原本所在的星团的速度,高达到每小时8万公里左右,这个速度几乎是任何常规恒星都难以将其挽留或者捕获。因此确定是一个流浪行星。对其的观测还在持续,可以作为未来地球可能在太阳的状况不稳定后,加入流浪行星行列的一个参考榜样。

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