太陽質量損失與恒星潮汐之間的拉鋸，或將決定數十億年后地球能否存留下來。

一代又一代的科學家曾篤信自己確切知道地球將如何終結。大約50億年后，太陽核心的氫燃料一旦耗盡，便會膨脹成一顆龐大的紅巨星，最終大到將內側行星盡數吞沒。根據此前大多數研究，地球預計將成為這些犧牲品之一。

然而，一項新研究表明，事情或許并沒有那么簡單。

研究人員利用改進后的恒星潮汐模型，并更新了對垂死太陽可能損失多少質量的估算，發現地球或許能逃過太陽最后的膨脹，而非被其吞噬。

“基于最新的潮汐耗散描述，地球能在太陽的紅巨星支（RGB）和漸近巨星支（AGB）階段存活下來。”論文作者寫道。

不過，要得出這一結論，必須重新審視太陽未來演化中最不確定的環節之一。

為何預測地球的命運如此棘手

“地球最終是被垂死的太陽吞沒，還是能漂移到更遠的軌道從而幸存？”這一問題多年來懸而未決，因為在太陽逐漸老去的過程中，有兩股強大的力量在相互抗衡。

一方面，不斷膨脹的恒星會產生潮汐相互作用，將行星向內拉拽；另一方面，太陽通過星風損失質量，引力束縛隨之減弱，行星軌道便得以向外漂移。

要判斷哪種效應占上風向來困難，因為這兩個過程都涉及復雜的物理機制，科學家一直難以精確建模。“地球被預測的命運對潮汐模型和所假設的質量損失率高度敏感。”論文作者指出。

為探究這一問題，他們利用現代恒星演化模型，模擬了太陽系的未來演化。

研究團隊重點關注太陽離開當前穩定階段，進入兩大膨脹階段后將會發生什么。首先是紅巨星階段，太陽在核心氫耗盡后，體積將急劇增大。

此后，當氦燃料也被消耗殆盡，它將進入漸近巨星支（AGB）階段，變得更為龐大，并向太空拋射出巨量物質。

到了那個節點，兩股彼此抗衡的力量開始決定行星的命運。隨著太陽不斷膨脹，這顆恒星與繞其運行的行星之間會形成潮汐相互作用。這些潮汐力就像剎車，逐步消耗軌道能量，將行星拖向恒星。

此前的研究普遍認為，這一過程最終會將地球拖入太陽。

但與此同時，衰老的太陽還會通過星風損失巨量質量。隨著恒星不斷拋掉物質，其引力會減弱，行星軌道便可以向外移去。

因此，預測地球的未來，關鍵在于確定哪種效應更強：是潮汐的內向拉力，還是質量損失造成的外向推力。

對太陽最后歲月的新審視

研究人員利用近十五年來發展出的更精細的潮汐模型，重新探討了這一問題。這些更新的計算表明，巨星耗散潮汐能的效率低于早先的估計。

簡而言之，未來的太陽把地球向內拉拽的能力，可能比科學家此前認為的要弱。

研究團隊還考察了太陽在其演化末段可能損失多少質量。為了改善估算，他們觀測了L2 Puppis——一顆鄰近的垂死恒星，常被描述為太陽未來的一瞥。

通過分析這顆恒星類比體，研究人員得到了關于類太陽恒星在生命末期能以多快速度拋射物質的新約束條件。

當研究人員將修正后的潮汐物理機制與現代質量損失估算結合起來后，天平顯著傾斜了。他們的模擬顯示，無論是紅巨星階段還是AGB階段，地球軌道都可能膨脹到足夠遠，從而保持在太陽最大尺寸之外。

在這些情景中，火星同樣幸存，而不斷膨脹的恒星則一如既往地吞沒了水星和金星。這些發現表明，弱于預期的潮汐效應，加上太陽大量損失質量，或許能讓地球得到一個機會，避開諸多早期研究所預言的火爆終結。

不過，這并不意味著數十億年后地球上仍有生命欣欣向榮。屆時，強烈的太陽輻射很可能使這顆行星變得不宜居住。

這些結果背后的深意

這項研究顯示，恒星物理學的進步如何能重塑對整個行星系統的預測。

盡管天文學家近期發現了垂死恒星吞噬近旁行星的證據，但這項新研究提出，地球自身的命運或許比先前所認為的更不確定。

我們的星球可能無需注定盤旋墜入太陽——只要太陽在最后階段損失足夠多的質量，地球便有望存活。

然而，研究人員提醒，結果依然存在變數。他們的結論在很大程度上取決于太陽在漸近巨星支階段會拋掉多少質量，而這一數量至今仍難以預測。

“目前來看，地球以及內太陽系的存活與否尚未得到確定，它關鍵性地依賴于對潮汐耗散和恒星質量損失的處理方式。”論文作者表示。

未來對L2 Puppis這類演化后的恒星的觀測，以及更完善的恒星潮汐模型，將有助于縮小不確定性。

就眼下而言，這項研究并未擔保地球一定能夠幸存。毋寧說，它表明天文學中最為人熟知的預言之一，或許需要重新審視。

該研究發表在《天文學與天體物理學》期刊上。

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