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地球生命結(jié)束的6種可能方式

2019-07-25 06:41石無(wú)魚(yú)
科學(xué)之謎 2019年7期
關(guān)鍵詞:伽馬射線太陽(yáng)系黑洞

石無(wú)魚(yú)

生命是頑強(qiáng)的,更是脆弱的。一個(gè)事實(shí)是,在宇宙中絕大多數(shù)星球都是不毛之地,而人類的家園——地球——也總有一天變得不適宜任何生命居住。當(dāng)然,這一天離現(xiàn)在還很遙遠(yuǎn),很可能是在幾十億年之后,但也說(shuō)不準(zhǔn)是明天,后天,任何時(shí)候。

下面是科學(xué)家認(rèn)為地球生命結(jié)束的6種最有可能的方式。

1、地核冷卻

太陽(yáng)的光和熱雖孕育了地球生命,但也在威脅著地球上的生命。來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子每時(shí)每刻都在轟擊著地球,它們是生命的殺手,因?yàn)镈NA耐不住它們的轟擊。幸好地球被一個(gè)稱作磁氣圈的“盾牌”保護(hù)著。磁氣圈使這些高能粒子中的絕大多數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn),繞道而走;少數(shù)沒(méi)偏轉(zhuǎn)的又被地球大氣阻擋。這樣,我們才能在地球上活下來(lái)。

地球的這副“盾牌”是怎么來(lái)的呢?這個(gè)問(wèn)題其實(shí)到現(xiàn)在都還沒(méi)有完全搞清楚。目前普遍認(rèn)為地磁場(chǎng)與地球的液態(tài)外核有關(guān)。

我們知道,地核分內(nèi)外兩層。內(nèi)核是固態(tài)的鐵,外層則是處于熔融態(tài)的鐵。液態(tài)外核在6000K的高溫和360萬(wàn)個(gè)大氣壓條件下,原子中的電子會(huì)大量逃逸出來(lái),電子帶負(fù)電,失去電子的原子變成正離子。如果正負(fù)電荷不分離(這叫等離子體),那么整體還是呈電中性。

地球與生俱來(lái)就有微弱的磁場(chǎng)——這是產(chǎn)生地磁場(chǎng)的“種子”,而且地球在自轉(zhuǎn)著。當(dāng)?shù)入x子體在微弱磁場(chǎng)中隨地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)起來(lái)之后,正負(fù)電荷就分開(kāi)了,因?yàn)檎?fù)電荷在同一個(gè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),偏轉(zhuǎn)方向剛好相反。分開(kāi)的電荷隨著地球自轉(zhuǎn),又產(chǎn)生新的磁場(chǎng)(我們從中學(xué)物理知道,運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場(chǎng))。這是一個(gè)放大效應(yīng),所以地磁場(chǎng)就越來(lái)越強(qiáng)了。但另一方面,高溫會(huì)削弱磁性,因此也不能無(wú)限地放大下去。這樣,磁場(chǎng)增加到一定程度就穩(wěn)定下來(lái),形成了現(xiàn)在的地磁場(chǎng)。

從上述來(lái)看,地磁場(chǎng)的產(chǎn)生離不開(kāi)兩個(gè)條件:一個(gè)是地球的自轉(zhuǎn);另一個(gè)是液態(tài)外核的存在。根據(jù)角動(dòng)量守恒定律,地球自轉(zhuǎn)是不會(huì)停止的。但液態(tài)核存在的時(shí)間卻是有限的,因?yàn)榈厍蛲夂酥阅鼙3忠簯B(tài),靠的是固態(tài)內(nèi)核中放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量,而放射性元素總是衰變一點(diǎn)少一點(diǎn)的。等到地核冷卻,我們將失去磁氣圈,太陽(yáng)風(fēng)中的大量高能粒子將直接射向我們,我們的大氣也將會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)慢慢吹向太空。

這一幕其實(shí)早已經(jīng)在火星歷史上上演過(guò)了。火星曾經(jīng)擁有豐富的水資源和厚厚的大氣層,但幾十億年前因地核的冷卻,導(dǎo)致今天的火星幾乎沒(méi)有大氣,也沒(méi)有生命。

2、太陽(yáng)會(huì)膨脹和死亡

這正是電影《流浪地球》中故事發(fā)生的背景。

太陽(yáng)是一顆恒星,恒星靠著核聚變發(fā)光,但聚變的燃料總有用盡的時(shí)候,當(dāng)那一刻到來(lái)時(shí),太陽(yáng)的生命也就走到了盡頭。

太陽(yáng)已經(jīng)靠著把氫聚變成氦燃燒了46億年,目前它正處于壯年期,此后它還將繼續(xù)這樣燃燒50多億年。不過(guò)往后的歲月里,它將越燒越旺。在50多億年后,輻射差不多是現(xiàn)在的2倍。在如此劇烈的輻射照耀下,地表溫度將超過(guò)300多攝氏度,海洋和湖泊中的液態(tài)水早已汽化。地球生命只能躲到很深的地下才能茍延殘喘。

再往后,太陽(yáng)將膨脹成一顆紅巨星,相繼吞并水星與金星,并有可能吞沒(méi)地球。地球生命將會(huì)被焚化殆盡。地球本身也可能會(huì)被膨脹的太陽(yáng)推離軌道,在太空中流浪。

3、地球被推到

對(duì)生命不利的軌道

說(shuō)到流浪行星——即那些在形成過(guò)程中被踢出自己“太陽(yáng)系”的行星——根據(jù)最近的模擬,事實(shí)上在銀河系中,流浪行星可能比恒星還多得多,兩者數(shù)量之比可達(dá)10萬(wàn)比1。它們中的一顆也可能會(huì)漂進(jìn)我們的太陽(yáng)系中。一旦有這樣一位不速之客闖進(jìn),那整個(gè)太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)就不得不來(lái)一次大調(diào)整。等到整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)之后,地球還能否保留在原先適宜生命居住的軌道上,就難說(shuō)了。如果流浪行星足夠大,離地球足夠近,甚至可能把我們從太陽(yáng)系中踢出去,或者讓地球與附近的行星(比如金星或水星)碰撞。

或者闖入太陽(yáng)系的流浪行星不僅僅是打亂了地球的軌道,而是直接擊中地球。這種壞事不是沒(méi)有先例的。大約45億年前,一顆較小的行星撞上地球,撞擊產(chǎn)生的熱量使地球熔化,飛濺出去的碎片在太空中聚集后形成了月球。

一次新的碰撞同樣會(huì)使地球整個(gè)兒熔化。雖然撞擊后地球最終還是會(huì)重新冷卻下來(lái),但那個(gè)時(shí)候它是否還適合生命居住就難說(shuō)了。

除了流浪行星,來(lái)自太空的小行星也同樣具有相當(dāng)大的破壞性,地球上曾經(jīng)的霸主——恐龍,就是在它們轟擊地球后遭受滅頂之災(zāi)的,雖然我們所屬的哺乳動(dòng)物恰恰是那次撞擊事件的幸存者和意想不到的受益者。

盡管要對(duì)地球上所有生命造成毀滅性打擊需要大量的小行星——發(fā)生這種事情的概率很小,但可能性還是存在的。地球在形成后的數(shù)億年里曾受到大量小行星的撞擊。撞擊之劇烈,海洋都為之沸騰了數(shù)十年。那個(gè)時(shí)候,生命進(jìn)化剛剛起步,都還屬于單細(xì)胞生物,它們中只有最耐熱的才存活了下來(lái)。如果換成今天的多細(xì)胞生物,在那種環(huán)境中幾乎沒(méi)有活下來(lái)的可能。

4、地球可能被

流浪的黑洞吃掉

地球被黑洞吞噬是好萊塢末日影片最喜歡的題材之一。這是不無(wú)道理的,因?yàn)檫@一劇情既神秘,又驚心動(dòng)魄。黑洞這個(gè)名字一聽(tīng)就讓人產(chǎn)生無(wú)限的遐想。我們雖然對(duì)黑洞了解不多,但我們知道它們的密度是如此之大,甚至連宇宙中的賽跑冠軍——光——都無(wú)法逃脫它們的魔掌。并且科學(xué)家相信,在黑乎乎的宇宙空間,到處都有流浪的黑洞存在。不難想象,它們也可能一不小心闖入我們的太陽(yáng)系。如果是微小的黑洞,倒也沒(méi)什么危險(xiǎn)。譬如說(shuō),一個(gè)質(zhì)子般大小的黑洞撞上地球之后,它會(huì)像蟲(chóng)子一樣在地球上鉆出一條細(xì)長(zhǎng)的洞,然后揚(yáng)長(zhǎng)而去。因?yàn)樗囊€不足以把整個(gè)地球一吞而盡。但要是一個(gè)質(zhì)量超過(guò)月球的黑洞,就有點(diǎn)麻煩了。既然光都逃不脫,那地球就更不用說(shuō)了。如果地球太靠近黑洞,就算不被黑洞吞噬,黑洞強(qiáng)大的引力也會(huì)引發(fā)地球大規(guī)模的地震、火山爆發(fā)等自然災(zāi)害,地球由生命的天堂變成地獄。

5、地球生命可能會(huì)被

伽馬射線暴毀滅

伽馬射線暴是宇宙中最壯觀的自然現(xiàn)象之一。它們大多是大質(zhì)量恒星死亡時(shí)坍塌產(chǎn)生的。一陣短短幾分甚至幾秒鐘的伽馬射線暴釋放出的能量,甚至比太陽(yáng)一生中釋放的能量還多。這些高能的伽馬射線有可能摧毀地球的臭氧層,而且還可能直接觸發(fā)全球氣候變冷。臭氧層被破壞之后,太陽(yáng)光中的紫外線就可以直達(dá)地面了,對(duì)陸地上的生命是一個(gè)極大的威脅。事實(shí)上,距今4.4億年前的一次伽馬射線暴可能要為地球生命的首次大規(guī)模滅絕負(fù)責(zé)。不過(guò),所幸伽馬射線暴的源頭離我們都非常遙遠(yuǎn),我們不必太擔(dān)心地球生命會(huì)在一夜間被抹去。

6、宇宙可能在“大撕裂”中崩潰

這不僅是地球的末日,也是整個(gè)宇宙的終結(jié)。其原因是:一種被稱作“暗能量”的神秘力量在推動(dòng)宇宙越來(lái)越快地膨脹,如果保持目前這個(gè)加速度,大約220億年后,宇宙中所有的物質(zhì),甚至連原子都要解體了,只剩下輻射橫行天下。到那個(gè)時(shí)候,宇宙混沌一片,我們以及我們生活過(guò)的地球連個(gè)影子也找不著了。

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