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地球毁灭后,太阳系依旧宜居

 昵称535749 2016-05-24

土星的冰冻卫星——土卫二,由“卡西尼”探测器拍摄。图片来源: NASA/JPL-Caltech

(傲娇的野松鼠/编译)在几十亿年后,太阳膨胀成了一颗红巨星,地球上的海水将被蒸干,大气被灼烧殆尽。地球上的生命彻底终结,但是在外层太阳系,好戏才刚刚开始。木卫二和土卫二将会融化成一片汪洋,为任何后人类时代的生命形式提供避难所,而它们原本的家园已浸泡在了岩浆里。
根据美国天文学家拉美西斯·拉米雷兹(Ramses Ramirez) 和丽萨·卡尔滕内格(Lisa Kaltenegger)所建立的新模型,这至少是人类和太阳系一种可能的命运——这项研究5月20日发表在了《天体物理期刊》(Astrophysical Journal)上。该研究的重要发现,即随着我们的太阳衰老膨胀,外层太阳系中的冰冻卫星可能会变得宜居,对于银河系中哪里可能存在生命的有着深远的意义。
“我们已经知道,未来太阳会变得过于炎热和明亮,使得地球上的生命无法存活,” 卡尔滕内格表示,“科幻小说经常讲述人类搬到火星或更远的地方居住的故事。现在我们知道该往哪儿搬了。”
这一研究不仅为人类的浪漫幻想——在太阳衰老后移民到离太阳更远的轨道——提供了支持,它同时还意味着,现在被困于冰冻卫星表面之下的任何外星生命都有可能在五十亿年后大爆发,当环境越来越热,这些生命将开始繁衍和演化。

“随着内层太阳系被烤得越来越热,寒冷的外部地带会更适宜居住。”

到目前为止,热衷于在太阳系之外寻找宜居世界的天文学家们非常关注那些与地球相似的行星和与太阳相似的恒星。也就是说,在所谓的主序星(即在其核心发生氢聚变的恒星)周围的宜居带里公转的那些体积小的岩质行星有可能会是一个宜居的世界。当恒星耗尽了所有的氢燃料,就会离开主序带并继续以各种形式度过余生。比如,我们的太阳将会在大约五十亿年后膨胀成一个红巨星,把到火星以内的一切事物都烧成灰烬。
从地球的角度看,这显然是一个坏消息,有如地狱烈焰一样糟糕。但是随着内层太阳系被烤得越来越热,寒冷的外层地区会变得更宜居。当恒星衰老并进入红巨星阶段时,类似的宜居带的演化将在整个银河系范围内上演。

拉米雷兹 和卡尔滕内格r的新模型所确立的太阳系现在和未来的宜居带。图片来源:康奈尔大学

这就引出了一个耐人寻味的问题:红巨星和它们所演化出的宜居带能支持生命存活吗?
为了回答这个问题,拉米雷兹和卡尔滕内格模拟了不同体积的恒星变成红巨星时宜居带的位置变化。当一个恒星膨胀时,宜居带自然而然地向外迁移。但对生命至关重要的问题是,红巨星的宜居带可以维持多久?研究结果表明,这取决于恒星最初的质量。
根据这个新的研究,未来太阳系的红巨星宜居带将会持续大约五亿年。但质量较小的恒星能维持红巨星状态长达九十亿年,其宜居带维持的时间比地球上的生命存在至今的时间还要长。
“‘宜居’就是与地球相似的星球和与太阳年龄接近的恒星吗?我们的研究正在彻底颠覆这个观点,”卡尔滕内格说道。
拉米雷兹表示同意。“总的说来我们给观测者们提供了一个任意恒星宜居带的导航图,”他说。“这是一个用于寻找所有潜在宜居行星的工具。”

“我们已经知道,未来太阳会变得过于炎热和明亮,这使得地球上的生命无法存活。科幻小说经常讲述人类搬到火星或更远的地方居住的故事。现在我们知道该往哪儿搬了。”

近年来,木卫二和土卫二这两颗外层太阳系的冰冻卫星已被标记为外星生命可能的居住堡垒。这两颗卫星都有高温岩质的核心,而且就土卫二而言,已经有确凿的证据证明在其整个星球表面之下有海洋存在。这个研究中的一个非常吸引人的暗示是,像土卫二这样的冰冷世界,在遥远的未来也许会演化成一个水上天堂。到那个时候,任何被封锁在深海的生命也许会延伸至表面,产生与地球相似的生物圈,可以被外星球上的天文学家观测到。
当然,我们不可能有机会观察太阳系中的事物是否会这样演化至最后。但是那些正围绕红巨星运转的行星和卫星也许能给我们提供线索。天文学家们目前已在离地球100光年内找到23颗红巨星,以及另外100多颗接近红巨星阶段的恒星。
“在那些最初完全冰冻、但是现在处于宜居带的世界里找到生命迹象,这件事会非常震撼,”卡尔滕内格如是说。“这将在某种程度上帮助解开地下海洋是否可以有生命这个谜题。无论我们在木卫二和土卫二上发现了什么,都会成为这个谜题中非常有趣的一部分。
当然,等到外层太阳系变得宜居,我们的后代可能已经生活在穿越半个银河系才能到达的戴森球中的一架云服务器上。然而,没有人知道未来究竟会怎样。也许一些“顽固派”会选择留在地球上,迎接残酷的结局,等待着自己的豪华游艇在木卫二上启航的那天,或者用聚变推进器把我们的古老家园推到安全的地方去。
显然,在我们离去后,生命还有很多选择。(编辑:小青)

参考资料:

  1. Ramses M. Ramirez and Lisa Kaltenegger, Habitable Zones of Post-Main Sequence Stars,The Astrophysical Journal(Volume 823), http://iopscience./article/10.3847/0004-637X/823/1/6
 

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