世界不思議

太陽正在衰亡,我們該怎麼辦?有起死回生之術嗎?

還記得電影《太陽浩劫》嗎?這部電影中的天文學家得知太陽正在衰竭,因此,一支勇敢的宇航員小組帶著一枚核彈去了太陽,試圖用核彈引爆太陽讓它重新燃燒起來。是的,電影有很多錯誤,我都不知道從哪裡開始說起。所以這裡我不去講電影的內容。圖解:《太陽浩劫》電影海報圖源:IMDb說真的,一顆核彈真的能挽救衰竭中的太陽嗎?實際上,太陽的確在逐步走向死亡,只不過還需要大概50億年它核心的燃料才會燃燒殆盡。當燃料真的耗盡時,希裡安·墨菲是沒法用大核彈讓它重新燒起來的。其實太陽不會那麼快就燒完,它和那些比它質量小很多紅矮星一樣,是氫和氦組成的。這些恆星的壽命往往有數千億甚至數萬億年。那當太陽核心的燃料真的耗盡的時候,我們有什麼方法去挽救它或者是讓它重新燃燒起來嗎?

首先,讓我解釋一下這其中的問題。太陽,是一顆主要的序列星,它的直徑有140萬公里。就像食人魔和洋蔥一樣,太陽也是一層層的。圖解:太陽的內部結構來源:Wikipedia最內層是核心。在這個區域,溫度和壓力非常的大,以至於氫原子被緊緊地擠在一起,它們聚合成了氦。這種聚變反應是放熱的,這意味著它釋放的能量比消耗的能量多。多餘的能量以伽馬射線的形式釋放出來,穿過恆星然後進入太空。輻射向外推動,抵消了將它拉在一起的向內引力,這種平衡創造了我們所瞭解和熱愛的太陽。在核心之外的區域,溫度和壓力下降,無法再發生聚變反應,這樣的區域被稱為輻射區。這個區域內,溫度很高,在太陽核心產生的伽馬射線光子需要在原子間不斷隨機反彈,也許要幾十萬年才能最終逃逸出來。但是溫度還沒有高到可以進行核聚變。輻射;區之外是對流區。在這個地方,太陽中的物質最終冷卻,可以像熔岩燈一樣四處移動。熱的等離子體團從輻射區吸收了大量的熱量,漂浮到太陽表面,釋放出熱量,然後再次下沈。

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太陽能用來聚變的唯一燃料是在核心,它只佔太陽體積的0.8% 和質量的34%。當它耗盡核心中的氫時,它會把外層吹向太空,然後收縮成白矮星。圖解:太陽耗盡核心燃料後,會收縮成白矮星圖源:sci-news
輻射區就像是一堵牆,阻止混合對流區到達太陽核心。如果太陽全是對流區,那麼就不成問題了,它可以繼續混合它的燃料,耗盡所有的氫,而不是只用一小部分。如果太陽更像一個紅矮星,那它的燃燒可以持續更長的時間。

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圖解:紅矮星比太陽燃燒的時間更長圖源:NASA、ESA 和阿圭勒(哈佛史密森尼天文中心)為了拯救太陽,為了讓它比現在剩下的50億年活得更久,我們需要用一個巨大的攪拌勺來攪動太陽,把未燃燒的氫氣從輻射區和對流區攪進核心。一種想法是,讓另一顆恆星撞向太陽。這樣可以提供新的燃料,並且稍微混合太陽的氫。但這是一次性的事情。想保持混合就需要穩定的恆星流,但過不了一會兒,你將會積累起足夠的質量,創造出一顆超新星,那就太糟糕了。

圖解:超新星爆炸的藝術模擬圖源:ESA / Hubble
但是另一個選擇是從太陽上剝離物質,創造紅矮星。質量小於太陽35%的恆星是完全對流的。這意味著它們沒有輻射區。它們將所有氫燃料充分混合到核心中,並且可以持續更長時間。想像一下,未來的文明將太陽撕成三顆獨立的恆星,每一顆恆星都可能持續數千億年,但釋放出的能量僅為太陽的1.5%。我們得蜷縮起來取暖了。但是如果你把這一點發揮到極致,把太陽撕成13顆獨立的紅矮星,它們的質量只有太陽的7.5%。這樣做只會減少0.015%的太陽光線,但氫能夠支持它們燃燒超過10萬億年。

圖解:把地球放在13個紅矮星的中間,你會看到一些非常奇怪的日出和日落,更不用說軌道動力學了(該圖用宇宙沙盒生成)
但是該怎麼從太陽上獲取氫呢?當然是利用激光。有一個被稱為恆星提升的概念。你可以將一個強大的太陽能激光器對準太陽表面的一個點,使該地區升溫,並產生強大的太陽風,太陽會把自己的物質噴向太空。然後你可以利用磁場或重力來引導外流,並把它們收集到其他恆星中。這是我們難以想像的事情,但對處於人類第三文明階段的工程師來說,只是拆星任務中的例行任務。所以對於我們的太陽只剩下幾十億年的壽命這事不用感到驚慌,我們有解決方案可供選擇,思路異常複雜的拆開太陽的選項。但也僅僅是…一個方案。如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處作者: universetodayFY: 甜心菜

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