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“生存之源”逐步衰竭,人类生存受到威胁,有什么解决办法?

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

我们如何拯救太阳?

             还记得电影《太阳浩劫》吗?这部电影中的天文学家得知太阳正在衰竭,因此,一支勇敢的宇航员小组带着一枚核弹去了太阳,试图用核弹引爆太阳让它重新燃烧起来。是的,电影有很多错误,我都不知道从哪里开始说起。所以这里我不去讲电影的内容。

图解:《太阳浩劫》电影海报  图源:IMDb

说真的,一颗核弹真的能挽救衰竭中的太阳吗?

实际上,太阳的确在逐步走向死亡,只不过还需要大概50亿年它核心的燃料才会燃烧殆尽。当燃料真的耗尽时,希里安·墨菲是没法用大核弹让它重新烧起来的。

其实太阳不会那么快就烧完,它和那些比它质量小很多红矮星一样,是氢和氦组成的。这些恒星的寿命往往有数千亿甚至数万亿年。

那当太阳核心的燃料真的耗尽的时候,我们有什么方法去挽救它或者是让它重新燃烧起来吗?

             首先,让我解释一下这其中的问题。太阳,是一颗主要的序列星,它的直径有140万公里。就像食人魔和洋葱一样,太阳也是一层层的。

图解:太阳的内部结构 来源:Wikipedia

最内层是核心。在这个区域,温度和压力非常的大,以至于氢原子被紧紧地挤在一起,它们聚合成了氦。这种聚变反应是放热的,这意味着它释放的能量比消耗的能量多。

多余的能量以伽马射线的形式释放出来,穿过恒星然后进入太空。辐射向外推动,抵消了将它拉在一起的向内引力,这种平衡创造了我们所了解和热爱的太阳。

在核心之外的区域,温度和压力下降,无法再发生聚变反应,这样的区域被称为辐射区。这个区域内,温度很高,在太阳核心产生的伽马射线光子需要在原子间不断随机反弹,也许要几十万年才能最终逃逸出来。但是温度还没有高到可以进行核聚变。

辐射;区之外是对流区。在这个地方,太阳中的物质最终冷却,可以像熔岩灯一样四处移动。热的等离子体团从辐射区吸收了大量的热量,漂浮到太阳表面,释放出热量,然后再次下沉。

             太阳能用来聚变的唯一燃料是在核心,它只占太阳体积的0.8% 和质量的34%。当它耗尽核心中的氢时,它会把外层吹向太空,然后收缩成白矮星。

图解:太阳耗尽核心燃料后,会收缩成白矮星  图源:sci-news

辐射区就像是一堵墙,阻止混合对流区到达太阳核心。

如果太阳全是对流区,那么就不成问题了,它可以继续混合它的燃料,耗尽所有的氢,而不是只用一小部分。如果太阳更像一个红矮星,那它的燃烧可以持续更长的时间。

             图解:红矮星比太阳燃烧的时间更长

图源:NASA、ESA 和 阿圭勒 (哈佛史密森尼天文中心)

为了拯救太阳,为了让它比现在剩下的50亿年活得更久,我们需要用一个巨大的搅拌勺来搅动太阳,把未燃烧的氢气从辐射区和对流区搅进核心。

一种想法是,让另一颗恒星撞向太阳。这样可以提供新的燃料,并且稍微混合太阳的氢。但这是一次性的事情。想保持混合就需要稳定的恒星流,但过不了一会儿,你将会积累起足够的质量,创造出一颗超新星,那就太糟糕了。

             

图解:超新星爆炸的艺术模拟 图源:ESA / Hubble

但是另一个选择是从太阳上剥离物质,创造红矮星。质量小于太阳35%的恒星是完全对流的。这意味着它们没有辐射区。它们将所有氢燃料充分混合到核心中,并且可以持续更长时间。

想象一下,未来的文明将太阳撕成三颗独立的恒星,每一颗恒星都可能持续数千亿年,但释放出的能量仅为太阳的1.5%。我们得蜷缩起来取暖了。

但是如果你把这一点发挥到极致,把太阳撕成13颗独立的红矮星,它们的质量只有太阳的7.5%。这样做只会减少0.015%的太阳光线,但氢能够支持它们燃烧超过10万亿年。

             图解:把地球放在13个红矮星的中间,你会看到一些非常奇怪的日出和日落,更不用说轨道动力学了

(该图用宇宙沙盒生成)

但是该怎么从太阳上获取氢呢?当然是利用激光。有一个被称为恒星提升的概念。你可以将一个强大的太阳能激光器对准太阳表面的一个点,使该地区升温,并产生强大的太阳风,太阳会把自己的物质喷向太空。然后你可以利用磁场或重力来引导外流,并把它们收集到其他恒星中。这是我们难以想象的事情,但对处于人类第三文明阶段的工程师来说,只是拆星任务中的例行任务。

所以对于我们的太阳只剩下几十亿年的寿命这事不用感到惊慌,我们有解决方案可供选择,思路异常复杂的拆开太阳的选项。但也仅仅是…一个方案。

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作者: universetoday

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