新研究認為地球不會在最終階段被太陽吞噬。
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紅巨星在其生命盡頭拋出外層物質,會導致其質量下降,引力衰減。JAXA
距今大約50億年后,太陽將耗盡氫燃料,然后開始膨脹,成為一顆紅巨星,將距其最近的行星,如水星和金星吞噬。
科學家曾經以為,地球的命運也差不多。但來自比利時魯汶大學的科學家6月19日在《天文與天體物理學》期刊上發文指出,地球可能會在這場大災變中幸存下來。
不過即使地球幸存,其表面也將不再適宜居住。
預測地球的命運,需要考慮兩大因素:引力的潮汐作用和太陽的質量損失。它們共同決定了地球是會盤旋著墜入膨脹的太陽,還是會向外漂移最終平安脫離。
地球在這場星際浩劫中的命運可能有兩種。它要么向內盤旋,然后被膨脹的太陽吞噬;要么逐漸遠離太陽,軌道半徑變得越來越大,最終幸存。
決定地球命運的主要有兩大效應:引力潮汐作用和太陽質量的自然損失。
研究人員在聲明中解釋說,這里說的潮汐作用,與地月之間的引力效應相似。當行星近距離圍繞巨星運行,其引力會扭曲恒星的內部結構。這樣的扭曲會消耗能量,導致行星的軌道逐漸向內遷徙。
第二種力量來自太陽質量的損失。在巨星階段,太陽會流失大量物質。而隨著太陽質量的損失,其對行星的引力束縛也會變弱。這會導致行星向外遷徙到更遠的軌道上。
地球的命運取決于這兩大效應最終如何取得平衡。
新研究通過潮汐模型揭示,潮汐能在巨星內部的消散效率并不如此前認為的那樣高。而正是這一發現,改變了地球的命運。
引力潮汐在我們的日常生活中并不罕見。地月之間的引力驅動著海洋潮汐周期性發生。而當地球靠近巨星運行,相同的引力作用會產生一種阻力,像剎車一樣,使地球的軌道運行速度變慢。
早期模型認為,這一效應足以把地球拉入膨脹的太陽;而新的計算結果表明,這一效應實際上沒有那樣強。這一點非常重要,因為如果這種“制動”很強,地球就會被拉向太陽;而如果它很弱,地球會向外漂移,直至最終逃離紅巨星太陽實體的影響。
太陽質量的損失,也會對地球是否被太陽吞噬產生重要影響。
這與太陽本身有關。隨著太陽的膨脹,它會通過星風,一點點地向外拋出物質。這將導致能夠通過引力拉動行星的物質越來越少,行星距離太陽越來越遠。如果太陽的質量損失占主導地位,地球就會逃逸到一條比太陽半徑更大的軌道上,從而免于被吞噬。
研究結果顯示,由于水星和金星距離太陽過近,即使它們的軌道半徑變大,也不足以逃離太陽的膨脹。它們最終將被太陽吞噬,至少也將進入太陽的外層大氣內部。
而火星和太陽的距離是地球和太陽距離的2倍,因此它的幸存概率很大。受益于同樣的效應,火星也將向外遷徙,和地球一起擺脫紅巨星的威脅。
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內太陽系示意圖(距離和大小未按比例)。由內向外依次是水星、金星、地球和火星。50億年后,水星和金星將被膨脹的太陽吞噬,而地球和火星有機會幸存。ESA / ATG medialab
參考
The fate of Earth during the Sun’s giant phases
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/06/aa60576-26/aa60576-26.html
Earth May Escape the Sun’s Final Expansion, New Research Suggests
https://www.argo.net/earth-may-escape-the-suns-final-expansion-new-research-suggests/
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