【我們將太陽的壽命高估了10億年】

                   2018年08月08日 10:00 新浪科技

我們賴以生存的不僅僅是地球，還有距離我們 1.5 億公里的太陽。這顆帶給我們光和熱的恒星，也給天文學家們帶來了一個又一個謎團。明白太陽的化學成分和運作原理並不如想像中容易，一步走錯，滿盤皆輸，影響會延伸到宇宙的每個角落。提前10億年走向死亡的太陽，推翻的將不僅是一個理論……

掌握太陽命運的“金屬”

與任何一顆鼎盛時期的恒星一樣，太陽主要由氫和氦組成，氫原子兩兩聚變形成氦，釋放出巨大的能量。太陽中的重元素，即金屬（這個術語不同於一般所認知的“金屬”，因為在宇宙中氫和氦的組成量占了壓倒性的大數量，天文學家將所有更重的元素都視為金屬）含量雖微，卻掌控著太陽的命運。

瑞典斯德哥爾摩大學（Stockholm University）研究太陽“金屬豐度（metallicity）”的物理學家薩尼·瓦尼奧奇（Sunny Vagnozzi）解釋道：“極少量的金屬就足以徹底改變恒星的行為。”

恒星的金屬豐度越高，不透明度就越高（因為金屬會吸收輻射）。恒星的不透明程度反過來又與它的大小、溫度、亮度、壽命等其他主要性質有關。瓦尼奧奇說：“金屬豐度基本上也能告訴你這顆恒星將如何死去。” 

但是太陽的金屬豐度，除了揭示它自己的故事，還能夠作為一種衡量其他恒星金屬豐度的尺規，一窺宇宙中恒星、星系和其他一切星際物質的性質，比如年齡和溫度。

澳大利亞國立大學（Australian National University）的天體物理學家馬丁·阿斯普朗德（Martin Asplund）說道：“如果我們對這把尺規做出了修正，就意味著我們對整個宇宙的理解也必須改變。因此對太陽化學成分的準確掌握極為重要。”

相去甚遠的測量結果

然而，隨著對太陽金屬豐度的測量越來越精准，所得資料在解答天文學家相關疑問的同時，也給引發了更多的問題。

天文學家無法解釋諸如太陽的金屬豐度、物質含量、化學成分、模型建立問題等謎團，這意味著他們之前對太陽，乃至對所有恒星的理解可能都存在著“根本性偏差”。

瓦尼奧奇認為：“後果將無法設想。”

二十年前，天文學家自認為對太陽的理解足夠充分，直接和間接的測量結果都表明，太陽的金屬豐度在 1.8% 左右，多麼令人欣慰的一致啊，天文學家們因此相信，他們不僅掌握了太陽這把尺規的“長度”，更明晰了太陽運作的秘密。

但從 2000 年至今，越來越精確的太陽光譜測量，即太陽成分的直接探測（因為每一種元素都在會光譜中產生特徵吸收線）表明，太陽的金屬豐度僅有 1.3%，遠低於之前的的測量結果。

而與此同時，日震學（helioseismology）作為一種間接測量方法，基於不同頻率聲波在太陽內部傳播的方式，推斷出太陽的金屬豐度仍為 1.8% 。

兩種方法所得的結果竟相去甚遠。

爭論陷入僵局

如果天文學家提出的太陽理論，即“標準太陽模型”是正確的，那光譜學和日震學結果就應該一致，也就是說，利用日震學測量應該能計算出太陽中對流大於輻射的邊界層深度。根據方程式，這一深度與不透明度相關，進而計算出太陽的金屬豐度。這一系列的計算結果，應該與太陽光譜測量的直接測量所得金屬豐度結果相同。

事實卻並非如此。

領導團隊進行精確光譜測量的阿斯普朗德說：“這不僅是太陽物理學的問題，更是整個天文學的問題。要麼天文學家不明白如何利用光譜學去測量恒星的元素豐度，要麼我們對恒星內部及其震盪頻率的理解有所遺漏。無論如何，影響都是巨大的，因為恒星是我們探測宇宙的基本方式，恒星天體物理學為現代天文學和宇宙學奠定了深厚的基礎。”

耶魯大學（Yale University）的太陽天體物理學家薩巴尼·巴蘇（Sarbani Basu）表示，對可能出現的問題（包括太陽內部可能存在暗物質的猜測）探討多年之後，這場爭論已“陷入了一種僵局”。

隱晦的希望

但希望仍存。最近，太陽中微子（solar neutrino），一種來自太陽的壽命極短的粒子，為太陽金屬豐度的測量提供了隱晦的線索。

核聚變不同，產生的太陽中微子能量也就不同，因此太陽中微子攜帶了有關太陽成分的資訊。

今年6月在德國海德堡舉行的一次會議上，義大利格蘭薩索國家實驗室（Italy‘s Gran Sasso National Laboratory）對太陽中微子進行了檢測，結果稍傾向于太陽金屬豐度為 1.8% 的估計。

如果這個更高的太陽金屬豐度估計值是正確的，那麼阿斯普羅德團隊的光譜測量到底哪里出了問題？

“如果問題出在光譜學上，那我們在分析其他恒星時，很可能也犯了同樣的錯誤。”他說。這將影響我們對恒星和包括銀河系在內的星系化學成分演化的解釋。

太陽壽命的驟減

但阿斯普倫德堅持認為，他 1.3% 的光譜測量估計是正確的。他指出，2015 年發表在《自然》雜誌上的一項研究表明，在太陽核心的高壓環境下，金屬對不透明度的正影響可能遠超我們的預料。如果根據這個誤差對“標準太陽模型”進行修正，日震學和中微子對金屬豐度的測量結果有可能降至 1.3%。

格蘭薩索國家實驗室的團隊，希望能在未來的幾年裏探測到碳氮氧迴圈（CNO cycle）中產生的微量太陽中微子。碳氮氧迴圈是太陽內部的一種聚變反應，以碳、氮和氧三種原子作為氫聚變成氦的催化劑。

團隊的合作者、麻塞諸塞大學阿姆赫斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的物理學家安德里亞·波卡爾（Andrea Pocar）說：“碳氮氧迴圈產生的中微子受到金屬豐度的影響很大，所以探測這些中微子意義非凡。”

如果太陽金屬豐度真的只有 1.3%，“標準太陽模型”則確實在不透明度方面存在問題。

阿斯普朗德認為：“天文學的方方面面都會因此受到影響，對恒星演化的準確認識，幾乎奠定了一切的基礎。” 屆時，恒星和星系的估計年齡將不得不進行 10~15% 的修正。

不幸的是，從太陽本身，以及地球上未來生命的角度來看，金屬豐度低的恒星比金屬豐度高的恒星燃燒得更快，因此太陽的壽命可能比我們預想的要短10 億年。

       【十億年後的人類會怎樣？真的會有世界末日出現嗎？】

                     2018-07-22 09:19 搜狐網 

宇宙並不是永恆的，有開始就註定有結束，雖然宇宙的壽命我們無法得出確切的數值，但太陽系的年齡是可以估算出來的。

再過數十億年的時間，太陽就會逐漸演變成一顆紅巨星，體積會發生膨脹，並吞噬地球。事實上，太陽系的命運與太陽年齡的增長密切相關，只要太陽出現衰弱，地球就無法讓生命生存，地球上的海洋將被燒開，這個時間點大約在數十億年後就會出現。

這就意味著地球在太陽還沒有進入死亡倒計時就已經無法滿足人類的生存，我們必然要面臨星際移民。

太陽目前仍然列為主序星，這是其生命中最為穩定的時期，人類在此時出現完全有著足夠的運氣，我們的太陽系已經歷了45億年的歷史，差不多走完了一半的旅程，在接下來數十億年內，地球將向無法居住的方向前進。

科學家認為太陽的壽命大約為80億年左右，畢竟太陽是靠核聚變發光發熱，一旦燃料消耗殆盡，太陽的生命也接近末年了。由於燃料品質的下降，引力開始進入主導地位，太陽核心被壓縮的過程中，外部結構開始擴張，體積會變大，直到把地球吞沒。

在接下來的數十億年內，每10億年太陽的亮度會增加10%，這就意味著地球會變得越來越熱，海洋會逐漸蒸發消失，因此地球開始逐漸退出可居住區。

這時候火星開始進入可居住區內，因為火星的軌道更靠外一些，如果我們選擇星際移民，第一站將是火星。科學家通過模型研究發現，海洋被蒸發後越來越多的水汽會聚集在大氣中，並形成溫室，加速海水蒸發，最後地球上將滴水不剩。

隨著地球進入烘烤期，大型生命將逐漸滅絕，人類如果不考慮移民火星也將覆滅，地球表面將變得不適合生存。

而地表之下仍然可以滿足一些低等生物的生存需要，地球作為一個複雜的系統，我們還沒有完美的模型來建造第二個地球。慶倖的是我們還有10億年的時間，火星將是我們下一個居住地。

也許宇宙帶來的末日還很遙遠，但人類自己製造的災難卻近在眼前。科學家預估了一下人類毀滅地球的手段，每一個都是地獄般的災難。

1、.第三次世界大戰

在第二次世界大戰結束時，世界人口少了將近2.5%。超過7,000萬人被殺，2,000萬人死於饑餓。最讓人心碎的是，平民在死亡人數中占了將近一半——再一次啟示人們，戰爭不僅僅是國家和軍人的。

自從二戰後，科技的迅速發展是大家有目共睹的，這也為假設下一次全球性“傳統戰爭”——指沒有核武器的戰爭——的發生提供了基礎，而這次戰爭如果發生，將是天啟性的。上面所提到的技術都可能被運用到戰爭中來，自動化殺人機器，軍事中的納米科技等。一些好戰，或者積怨已久的國家可能會使出生化武器，生化武器會導致不計其數的人的死亡。並且正如二戰一樣，食物也能被用作武器，因為戰爭期間農作物產量會大幅下降。

幸運的是，雖然沒有被保證，但是我們離這場戰爭還很遠。上個世紀的兩次大戰可能是一次異常，而第二次世界大戰讓人類對核戰都產生了陰影。

2、人為全球變暖

各個版本的世界末日中基本都含有不可挽回的巨大自然災難。實際上，災難可能是由人類自己引起的。如果碳排放仍然以今天的速度上升，我們最終將能夠在地表和充滿二氧化碳的大氣層間製造一個正回饋迴圈(positive feedback loop)。

該效應會導致大氣層內溫度急劇上升，海水大量蒸發。並且，不論戈爾宣稱的全球變暖到底是不是騙局，北極地區的苔原和凍土層確實在融化，緣故的生物量也確實會排放大量二氧化碳。另外，海水酸化也會導致下游生態災難，比如大規模生物滅絕，而這些最終都會影響到人類。很多人出於不同的原因都拒絕承認全球變暖的發生，不過威脅是存在的。

3、粒子加速器事故

這種小小的幾率仍然存在——地球在某次高能粒子碰撞實驗事故中被毀了。當年大型強子對撞機剛被建成時，就有很多媒體表達了這個憂慮——撞擊實驗會製造出小型黑洞吞噬地球，或者產生理論中的“奇異誇克團”(strangelet)，它會將地球轉變為一小團集中的“奇異物質”。幸運的是，這兩種可能性在物理學角度上說是不太可能發生的。另外，根據 Tegmark 和 Nick Bostrom 的測算，如果真要發生，那麼發生的概率應該是“每十億年一次”左右。

4、外星人襲擊

霍金曾經不止一次的制止人類去探尋外星文明，很可能外星人並不友好，並以屠戮星球為樂趣，具備高等文明的它們，人類無法匹敵，地球很可能會在未來被外星人統治，或者摧毀。

5、人工智慧機器人叛變

先進人類科學技術的發達，人工智慧有可能代替人類勞動被大批量生產，而智慧型機器人的危險性使我們不可預測的，不假思索的大批量生產，只可能為人類帶來更多的麻煩，甚至引發人類與機器人的戰爭。

一種能夠自我複製的納米級機器人將會把接觸到的一切物質都轉換成“自己”，不斷的繁殖最終讓地球表面只有這種粘質存在。

6、未來核戰爭

人類文明最大的威脅則一直存在，這就是人類自己。冷戰期間，美蘇囤積了大量的核武器，核威懾仍然是當前大國間對峙的主要武器，隨著核彈小型化的成功，我們能夠一次性摧毀多座城市，該技術如果被恐怖分子掌握，那將是災難性的後果。

7、汽車尾氣破壞大氣層

在汽車工作時,主要靠火花塞點燃油料,然後燃燒產生動力.顧名思義,火花塞,就是會產生電火花的一種工具.在點火之前,氣缸會吸入油料汽與空氣的混合物,而空氣中含有氮氣,氮氣在電擊的作用下,會產生一氧化氮,一氧化氮在氣缸內或被排出到空氣中時會與氧氣發生反應,產生二氧化氮.二氧化氮會造成大氣酸性物質增加,更容易造成酸雨。

此外汽車油料主要是烴類有機物,在氣缸內高熱量的環境下,有一部分燃燒不徹底,並且在熱量的催化下分解成小分子的烴類氣體,被排放到空氣中,也會對空氣造成一定程度的污染.

8、未來手機

斯蒂芬·金2006年的小說中描述了通過腦電波殺人的情節，即控制一個人的腦電波使之失去意識，甚至變成可控制的物件。

研究人員發現手機也正在影響我們的大腦，比如可影響情感和腎上腺素等，因此未來手機可能變成一個殺人工具。

9、僵屍病毒

還有一種病毒是科學家們所擔心的，那就是現實版的僵屍病毒，美國政府甚至對僵屍爆發進行了研究。如果一種病毒不僅能感染人類，同時能導致被感染者變成殺人惡魔，那麼這無疑是世界末日。