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2024年5月18日 | 0 评论 | 体育资讯

一项新近的研究表明，地球在太阳膨胀并可能吞没它时得以幸存的几率，可能比之前普遍认为的要高。

研究团队运用了更新的恒星-行星相互作用模型，发现太阳在膨胀过程中对地球产生的引力潮汐作用，其强度低于早期模型的预测。这意味着，当太阳在其生命晚期向外层空间抛射物质时，地球将有更充裕的时间逐步向外漂移，从而有可能完全避免被太阳吞噬。

然而，这项研究并非断言地球必然能够幸存。研究人员指出，其核心的不确定性已从“潮汐力究竟有多强”转移到了“太阳在生命末期会损失多少质量”这一尚不明确的问题上。

该研究的第一作者 Mats Esseldeurs，来自比利时鲁汶大学天文研究所，表示：“当前最大的未知数不再是潮汐力的精确计算，而是太阳未来会损失多少质量。虽然对类似太阳的红巨星的观测数据倾向于支持地球能够存活，但我们需要更多数据来得出确切结论。”

像太阳这样的恒星，在耗尽核心氢燃料并膨胀成红巨星后，会引发一场行星轨道上的“拉锯战”。一方面，不断增强的潮汐引力会将行星拉向恒星；另一方面，恒星持续喷射物质导致自身质量下降，又会将行星轨道推向外围。这两种力量的博弈最终决定了行星的命运。

这种“推拉效应”大致分为两个阶段。

随着太阳膨胀，潮汐引力如同一个缓慢的刹车，消耗地球的轨道能量，使其逐渐靠近太阳。与此同时，垂死的太阳通过强烈的恒星风喷射大量气体，最终可能损失一半的质量。根据美国国家航空航天局（NASA）的说法，太阳质量的减轻会削弱其引力束缚，从而促使行星轨道向外迁移，轨道半径可能扩大至现有两倍。

Esseldeurs 解释道：“地球的最终命运取决于这两种效应之间微妙的平衡。如果潮汐力占主导，地球将被吞没；如果恒星质量损失占主导，地球则会迁移到更远的轨道。”

研究团队认为，以往研究结论的差异，主要源于对这两种竞争机制处理方式的不同。部分研究忽略了潮汐作用，而另一些则沿用了几十年前简化的模型，这些模型可能高估了恒星对行星的内拉作用。

本次研究摒弃了旧的计算公式，转而基于老年恒星内部结构和动力学变化，构建了更新的潮汐力计算模型。研究团队表示，新模型能更准确地同时模拟潮汐摩擦和恒星风的变化，并结合了太阳在红巨星阶段可能出现的各种质量损失情景进行了测试。

研究结果表明，即使在新的、较弱的潮汐作用模型下，水星和金星仍无法摆脱太阳膨胀的影响，最终将被吞没。然而，地球和火星则能够安全地度过太阳的两个红巨星阶段，最终围绕太阳演化后留下的白矮星遗骸，在一条更大的轨道上继续运行。

然而，研究人员也强调，目前尚不能做出最终判断。由于天文学家仍无法精确测量类似太阳的恒星在生命晚期质量损失的速度，因此“地球的最终命运仍然存在不确定性”。

研究人员还参考了距离地球约 183 光年的红巨星 L2 Pup 的实际质量损失数据。由于其质量与未来的太阳相近，被视为太阳未来演化的一个参考对象。研究发现，在这种更符合实际的质量损失情况下，地球向外迁移的速度足以避免被太阳吞没，“幸存”的可能性略大于“毁灭”。

尽管如此，对于人类而言，这一发现更多是学术上的慰藉，而非现实的解脱。大多数科学家认为，随着太阳逐渐老化，其亮度和温度将持续升高。大约 10 亿年后，地球的海洋将蒸发殆尽，整个星球将变得不适宜居住，而这远早于太阳膨胀成红巨星的阶段。

即便届时人类很可能已经不复存在，但研究地球的最终命运，对于理解行星系统如何随恒星演化而变化，仍然具有重要意义。研究人员表示，未来随着更多类似太阳的濒死恒星观测数据的积累，这一理论框架将得到进一步完善。

研究人员在论文中写道：“这将使我们能够开展关于演化恒星周围行星轨道演化的统计研究，并帮助我们更精确地约束地球-太阳系统未来的演化过程。”

这项研究已于今年 6 月发表在《Astronomy & Astrophysics（天文学与天体物理学）》期刊上。

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