經(jīng)歷了漫長(zhǎng)時(shí)光后，太陽(yáng)逐漸接近生命的盡頭。它的光芒開始增強(qiáng)，體積開始膨脹，表面逐漸接近原本距離太陽(yáng)表面1.5億公里的地球軌道，并將它吞沒。這一幕并非杞人憂天，而是根據(jù)我們已知物理規(guī)律所得到的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)結(jié)論——在未來(lái)某天，太陽(yáng)會(huì)走到生命的盡頭。屆時(shí)，人類是不是該跑路，準(zhǔn)備“流浪地球”了？不，現(xiàn)在就流浪，未免有點(diǎn)早。
太陽(yáng)作為太陽(yáng)系的中心天體，采用核聚變的方式向太空釋放光和熱。在此過程中，太陽(yáng)將分子量為1的氫原子核，經(jīng)過3步中間過程，聚變成分子量為4的氦原子核，其中損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的能量。
通過與太陽(yáng)相同的核聚變?cè)恚祟愌邪l(fā)出氫彈，能夠產(chǎn)生巨大爆炸威力，是一種不可控的核聚變裝置。為了利用這種效率極高、清潔無(wú)污染的能量產(chǎn)生方式服務(wù)我們的生產(chǎn)生活，科學(xué)家們一直致力于可控核聚變裝置的研究。遺憾的是，雖然各國(guó)投入大量資源開展研發(fā)，目前距離可控核聚變裝置實(shí)用化，尚有很長(zhǎng)一段距離。
而太陽(yáng)已經(jīng)穩(wěn)定進(jìn)行了約46億年的可控核反應(yīng)，持續(xù)不斷地用光和熱哺育整個(gè)太陽(yáng)系。那么，控制太陽(yáng)不變成一顆氫彈的力量來(lái)自哪里呢？
平衡使太陽(yáng)沒有成為氫彈
其實(shí)，控制太陽(yáng)不變成一顆氫彈的力量，就是我們熟悉的重力。從感覺上，司空見慣的重力似乎很難與毀天滅地的核反應(yīng)相匹敵。但量變會(huì)引起質(zhì)變，聚合成質(zhì)量相當(dāng)于33萬(wàn)個(gè)地球的太陽(yáng)組成物質(zhì)，其所產(chǎn)生的重力，足以控制住核反應(yīng)。可以說(shuō)，重力與核反應(yīng)之間的相互作用，主宰了太陽(yáng)的生命印記。
太陽(yáng)這樣的恒星形成于原始星云，在自身重力作用下，組成原始星云的物質(zhì)會(huì)不斷聚集收縮，密度和壓強(qiáng)不斷增大。而在人類制造的核聚變裝置中，要想像啟動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一樣使核聚變開始，相當(dāng)困難。因?yàn)樵诤司圩冎校瑤д姾傻脑雍碎g存在靜電斥力，如同一座大山橫亙?cè)诤司圩儼l(fā)生的道路上，必須先有足夠的能量克服靜電斥力，才能讓發(fā)生聚變的原子核足夠接近。
而太陽(yáng)形成時(shí)，僅僅依靠重力的擠壓就點(diǎn)燃了核聚變。由于物質(zhì)本身壓強(qiáng)產(chǎn)生的向外膨脹力，不足以抵御驅(qū)動(dòng)物質(zhì)向內(nèi)收縮的重力，因而，星云中物質(zhì)一邊聚集一邊向內(nèi)收縮的過程可以不斷持續(xù)下去；其中心的密度和壓強(qiáng)持續(xù)增高，迫使氫原子核相互接近，進(jìn)而觸發(fā)了核聚變反應(yīng)開始。同時(shí)，恒星中聚集的質(zhì)量又決定了核反應(yīng)的速率——恒星質(zhì)量越大，中心會(huì)受到更大重力壓迫，產(chǎn)生更高壓強(qiáng)，使更多氫原子核相互接近，核反應(yīng)速率也就更高。
當(dāng)太陽(yáng)逐步成為一顆成熟的恒星后，其核反應(yīng)速率與恒星物質(zhì)的重力達(dá)到了一種簡(jiǎn)潔又精巧的平衡。如果太陽(yáng)從平衡態(tài)向外膨脹，中心受到的擠壓減小，核反應(yīng)速率會(huì)降低，產(chǎn)生的能量會(huì)減少，恒星中心的溫度會(huì)降低。由此，恒星中心向外膨脹的力無(wú)法支撐恒星向中心收縮的重力，膨脹過程將無(wú)法持續(xù)。反過來(lái)說(shuō)，如果太陽(yáng)向中間收縮，將會(huì)使核反應(yīng)加速，產(chǎn)生更大向外膨脹的力，收縮過程同樣無(wú)法持續(xù)。總之，一旦步入壯年，太陽(yáng)只能穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)固定的個(gè)頭上。
這種精巧的平衡并非太陽(yáng)的專利，而是放之宇宙而皆準(zhǔn)的基本原理。科學(xué)家們通過長(zhǎng)期觀測(cè)積累后發(fā)現(xiàn)，處于壯年的恒星幾乎都處在這樣一種穩(wěn)定的狀態(tài)中，被稱之為“主序恒星”。對(duì)它們來(lái)說(shuō)，質(zhì)量較大的、平衡狀態(tài)下的核反應(yīng)速率要更高。
太陽(yáng)的終結(jié)與地球的流浪
如同人有生老病死，上文所說(shuō)的這種平衡也不能天長(zhǎng)地久——太陽(yáng)會(huì)在經(jīng)歷一系列膨脹、爆炸與脈動(dòng)后，最終歸于沉寂。
而在這一切開始之前，人類得想辦法“跑路”，準(zhǔn)備“流浪地球”了。由于太陽(yáng)這個(gè)“大爐子”會(huì)隨著時(shí)間增長(zhǎng)越燒越旺，當(dāng)爐中燃料燃盡時(shí)，應(yīng)該將灰燼請(qǐng)出，再加入新燃料繼續(xù)燃燒。然而，對(duì)太陽(yáng)這樣的恒星，沒有外部的力量為它完成這個(gè)過程。核反應(yīng)消耗氫，產(chǎn)生氦，都堆積在恒星內(nèi)部。氦的分子數(shù)大于氫，因此恒星內(nèi)部密度會(huì)隨著恒星年齡的增加而增大，內(nèi)部核反應(yīng)速率也會(huì)逐漸增加。
研究計(jì)算表明，目前，太陽(yáng)的核反應(yīng)速率大概比太陽(yáng)剛成為主序恒星時(shí)大30%，幾十億年后，不斷加快的太陽(yáng)核反應(yīng)速率會(huì)使太陽(yáng)輻射出的能量約為目前2倍。在如此劇烈的輻射照耀下，地球表面溫度將達(dá)到上百攝氏度，海洋和湖泊中的液態(tài)水會(huì)被汽化。以我們目前的認(rèn)知，包括人類在內(nèi)的生物體是無(wú)法在這種環(huán)境下生存的——除非人們研發(fā)出了能夠遮擋太陽(yáng)劇烈輻射的裝置。屆時(shí)，太陽(yáng)仍處于主序恒星狀態(tài)。
而再往后，太陽(yáng)中心區(qū)的氫燃燒殆盡，停止了氫聚變成氦的熱核反應(yīng)，變成了一個(gè)氦核。由于沒有了核反應(yīng)對(duì)抗重力，恒星中心附近的物質(zhì)開始向核心擠壓，不斷增高核心溫度；距離核心較遠(yuǎn)的一些殘存氫在高溫作用下被點(diǎn)燃，驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)外層不斷向外膨脹，相繼吞并水星與金星的軌道，并有可能吞沒地球的軌道。屆時(shí)，太陽(yáng)已經(jīng)退出了主序恒星行列，變成一顆紅巨星，這是恒星燃燒到后期所經(jīng)歷的一個(gè)不穩(wěn)定階段。
接著，太陽(yáng)進(jìn)入了“內(nèi)外兩開花”的狀態(tài)。除了外部的氫殼繼續(xù)發(fā)生核聚變反應(yīng)外，內(nèi)核殘存的氦在不斷增大的溫度作用下被“點(diǎn)燃”，發(fā)生了由氦聚變成碳的核反應(yīng)，而這一時(shí)間短的讓人驚嘆——在數(shù)分鐘內(nèi)，相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量40%的氦被劇烈“燃燒”成碳，釋放出大致相當(dāng)于太陽(yáng)在當(dāng)前狀態(tài)下持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年所釋放的能量。這種現(xiàn)象被科學(xué)家們稱之為“氦閃”。之后，太陽(yáng)在繼續(xù)燃燒氦的同時(shí)，自身已無(wú)法回到平衡狀態(tài)，只能不斷交替膨脹與收縮，成為一顆脈動(dòng)變星，即由脈動(dòng)引起亮度變化的恒星。
當(dāng)氦再次燃盡時(shí)，太陽(yáng)的生命也就走到了盡頭——太陽(yáng)核心的物質(zhì)將塌縮成一顆密度極高的白矮星，而外層物質(zhì)則會(huì)向外擴(kuò)張，形成行星狀星云。白矮星的密度極高，1立方厘米白矮星的質(zhì)量就足有1噸。
那么，屆時(shí)地球的命運(yùn)會(huì)怎么樣呢？在紅巨星的演化過程中，吞并地球的軌道是大概率事件。之前有學(xué)者認(rèn)為，由于太陽(yáng)釋放的能量都是質(zhì)量轉(zhuǎn)化來(lái)的，太陽(yáng)總質(zhì)量會(huì)隨著核反應(yīng)進(jìn)行而減少，地球受到的引力也會(huì)相應(yīng)減小，會(huì)自發(fā)向遠(yuǎn)離太陽(yáng)的方向運(yùn)動(dòng)。然而，2008年發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，潮汐力會(huì)遲滯地球遠(yuǎn)離太陽(yáng)的腳步，否定了地球這樣逃出升天的可能。不過，在太陽(yáng)變成紅巨星前，地球就已經(jīng)被烤成一片不毛之地。如果坐等大自然的力量拯救我們，恐怕已經(jīng)來(lái)不及了。
被眷顧的星球
要預(yù)知幾十億年后發(fā)生在太陽(yáng)身上的事情，天文學(xué)家除了可以依靠理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬外，還能通過遙看處于不同“年齡”的漫天恒星來(lái)勾勒出恒星演化過程的全貌。牛頓、愛因斯坦以及一眾天文學(xué)家聯(lián)手保證，我們的太陽(yáng)應(yīng)該會(huì)按照前文描述過程走完一生。
因此，大家無(wú)需擔(dān)心太陽(yáng)會(huì)提前衰老并吞并地球。同時(shí)，這也許能讓我們?cè)俅伟l(fā)現(xiàn)家園——地球的可貴。這是一顆受到上天太多眷顧的星球，它處在太陽(yáng)周圍的宜居帶里，可以允許液態(tài)水穩(wěn)定存在孕育生命；較強(qiáng)的地磁場(chǎng)屏蔽了太陽(yáng)高能粒子的侵襲，保護(hù)了大氣層不被太陽(yáng)風(fēng)吹走；太陽(yáng)不會(huì)爆發(fā)過于強(qiáng)大的耀斑，否則地球?qū)⒊掷m(xù)處于強(qiáng)X射線和伽馬射線的轟擊之中；大氣層的密度和成分能夠有效的調(diào)節(jié)溫度，讓我們處于既不冷又不熱的環(huán)境中；適度傾斜的地軸使大部分地區(qū)有了四季變化；地球軌道之外的太陽(yáng)系其他大行星又吸引了不少可能撞擊地球的小天體。
當(dāng)這些有利因素集中到一起時(shí)，才讓這個(gè)星球上有了多姿多彩的生靈，孕育出人類生命。當(dāng)我們將望遠(yuǎn)鏡指向浩瀚的宇宙之中，試圖從繁星間找到一顆與我們同樣幸運(yùn)的行星時(shí)，卻始終沒有一個(gè)確定性的發(fā)現(xiàn)。如果現(xiàn)在我們就踏上流浪之路，其實(shí)并不知道哪里才是安身之地。
好在太陽(yáng)生命的終結(jié)發(fā)生在幾十億年之后，現(xiàn)在的我們可以好好珍惜家園，不讓戰(zhàn)爭(zhēng)、污染、氣候變化、能源消耗將其破壞，將一個(gè)美麗多彩的地球一代一代傳下去。