有人說,再有50億年地球就會消亡。但科學家最近的研究結果表明,用不了10億年太陽就會把地球變成煉獄。
永恒是相對的。我們這代人已經知道,等太陽耗盡自身的氫時,地球的末日也就到了。雖然就目前的情況來看,太陽的氫至少還可以維持50億年,地球似乎可以永遠和太陽相伴,但是,無論如何,地球已經和太陽共舞了46億年,總會有曲終人散的那一天的,更糟糕的是,那一天也許會比我們想象得來得要早——也許用不了50億年,再過10億年甚至5億年,地球就會從太陽係這個大舞廳中消失掉的。有一點是可以肯定的,在太陽耗盡自身的氫以前,地球上就不會再有生命了。因為此時的地球會越來越熱,地球表麵上的海水會蒸發掉,二氧化碳也會耗盡的。屆時,地球表麵看上去可能會很像水星,表麵上布滿了原來的海洋的痕跡(但願此時的人類已經掌握了星際旅行的技術,可以星際大移民了)。
地球的安全氣囊——大氣層
地球的大氣層猶如地球的鎧甲,對地球起到了很好的保護作用。太陽光子衝入大氣層的上層後,大約有1/3被反彈回了太空中,其餘的光子不是被大氣層吸收掉就是達到地球表層,給地球帶來了溫暖,也給地球各地帶來了溫差,於是地球上有了風雨,還引發了光合作用。當然,如果你不小心的話,還會使您的皮膚曬傷。
雲層和冰層都能有效調節大氣溫度,但隻是短期的,調節大氣溫度主要依靠大氣中二氧化碳和地表氣溫之間的關係。世界上大部分的碳以碳酸的形式存在於岩石中。地球氣溫升高則意味著物質腐蝕的速度也就更快。也就是說,氣溫越高,矽酸礦石分解的速度就越快。這樣,就會發生一係列連鎖反應:矽酸礦石中分解出來的鈣流失到海洋,鈣在海洋中同碳酸結合形成貝殼、珊瑚等等,這些東西最終會沉降到海底。而海洋中的碳酸又是由大氣中的二氧化碳提供的。這樣,原本是空氣中的二氧化碳最終成了海中的矽酸礦石。
有些科學家認為,在過去的四十幾億年中,正是這一轉化過程調節著大氣,使地球溫度基本上處於穩定狀態。
不過,含有溫度調節機製的地球的安全氣囊——大氣層在麵對太陽能量輻射越來越大的變化時,就有點無能為力了。
太陽熔爐
自從太陽星雲旋轉成為太陽的雛形,內部溫度和密度逐漸升高,氫開始熔化為氦,形成太陽一生中的主要階段。據估計,在太陽120億年的壽命中,這一階段要持續110億年。此後,太陽的生命將進入第二階段,成為一個巨大的紅色火球,並逐漸衰亡,形成被不斷延展的行星星雲包圍著的炙熱的白矮星。此時的太陽已經壽終正寢了。
太陽的能量都來自太陽的核心。這個核心簡直是個原子熔爐,根據愛因斯坦著名的E=mc2公式,太陽的核心每秒鍾能將6億多噸氫熔化為氦,將相當於430萬噸的物質轉化為純能量(主要為熱和光)。
在這一反應過程中,每4個氫原子核熔化為一個氦原子,太陽的輻射能量就是這麼產生的。這一反應過程說起來容易,實際上要克服很多能量障礙:氫原子核需要幾十億年的時間才能去掉相互排斥力,從而保證整個過程像反應堆一樣運作有序,而不是像炸彈那樣驟然爆炸。在氫熔化為氦時,質量幾乎沒有改變但核心的粒子的數量減少了。太陽內部核心收縮,而且比以前更熱,使太陽內部的壓力越來越高,不斷向外擴張,而太陽的外層則慢慢膨脹。與此同時,太陽內部密度和溫度上升也帶動核反應的效率,使太陽更亮了。
目前,太陽的壽命為50億年。從亮度、大小以及溫度等方麵來看,現在的太陽的狀態非常穩定,好像會“永葆青春”。但模擬試驗表明,太陽消耗的能量會緩慢卻是持續地增加,太陽的氫將最終會消耗殆盡。在未來11億年中,太陽的輻射強度會暴漲10%,表麵溫度會升高1%,從5500攝氏度升高到5560攝氏度。當然,對天體物理學家而言,溫度升高1%不是什麼重要變化,因為他們每天所處理的能量太大了,但對於氣候學家而言,這一變化則太大了。美國海軍研究試驗室的科學家萊恩甚至認為,太陽輻射能量變化0.25%時,就足以對地球氣候產生重大影響了。萊恩的研究重點是太陽黑子(周期為11年)同太陽輻射變化的關係以及太陽輻射的變化對氣候的影響。即使是太陽活動的短期異常,太陽輻射緩慢增強也會對地球產生重大影響,甚至會使太陽本身的黑子數量增加。美國有些著名的天體物理學家雖然對萊恩的觀點持懷疑態度,但也同意,太陽輻射持續增強的話會對地球大氣層帶來不利影響。