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理論上壽命可無(wú)限長(zhǎng)_地球的壽命為什么可能比太陽(yáng)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-03-25 21:04:15    作者:葉紫晗    瀏覽次數(shù):181
導(dǎo)讀

太陽(yáng)已經(jīng)存在46億年了,根據(jù)科學(xué)家對(duì)與太陽(yáng)同類型恒星的研究,科學(xué)家預(yù)測(cè),恒星到了晚年期會(huì)變得很不穩(wěn)定,最多再過(guò)50億年,太陽(yáng)將變成紅巨星,體積將膨脹很多倍。處于紅巨星狀態(tài)的太陽(yáng),其表面將可能抵達(dá)地球軌道,

太陽(yáng)已經(jīng)存在46億年了,根據(jù)科學(xué)家對(duì)與太陽(yáng)同類型恒星的研究,科學(xué)家預(yù)測(cè),恒星到了晚年期會(huì)變得很不穩(wěn)定,最多再過(guò)50億年,太陽(yáng)將變成紅巨星,體積將膨脹很多倍。處于紅巨星狀態(tài)的太陽(yáng),其表面將可能抵達(dá)地球軌道,極有可能吞噬地球。

地球誕生的時(shí)間僅比太陽(yáng)晚了數(shù)千萬(wàn)年,目前地球大約有45.7億歲。地球是太陽(yáng)系中離太陽(yáng)比較近的一個(gè)行星,太陽(yáng)的變化對(duì)地球的影響極大,按照太陽(yáng)變成紅巨星的時(shí)間推算,地球未來(lái)的壽命最多還有50億年。另一些觀點(diǎn)認(rèn)為太陽(yáng)最多還有二三十億年就會(huì)變成紅巨星,吞噬地球。

然而,這并不是地球的自然壽命,如果未來(lái)地球能夠脫離太陽(yáng),變成一顆流浪行星,就可以避免地球被紅巨星摧毀的風(fēng)險(xiǎn)。

理論上來(lái)說(shuō),如果地球不被其他天體吞噬摧毀或被其他大型天體撞擊,地球的自然壽命幾乎是無(wú)限的。

因?yàn)榈厍蚴且活w巖石行星,不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,構(gòu)成它的物質(zhì)也十分穩(wěn)定,它不會(huì)像恒星那樣不斷通過(guò)聚變?nèi)紵约合蛲獍l(fā)光發(fā)熱,從而一步一步地衰老,最終走向滅亡。

萬(wàn)物都由各種元素或者說(shuō)原子構(gòu)成,地球也是如此,那么決定地球壽命的決定性因素便是元素的壽命。因此,如果知道了元素的壽命,便能夠大致判斷地球的壽命。

根據(jù)宇宙演化理論,一場(chǎng)大爆炸創(chuàng)生了宇宙,而早期宇宙中只有氫這種簡(jiǎn)單的元素,然后在電磁力和萬(wàn)有引力的作用下,大量的氫匯聚成星云,并催生出一顆一顆的恒星。

恒星就像一個(gè)超級(jí)煉丹爐,元素周期表除氫以外的許多元素都來(lái)自于恒星內(nèi)部一步一步的核聚變反應(yīng)。不過(guò),恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)最多能夠合成鐵元素,就止步了。

相對(duì)原子質(zhì)量比鐵元素還重的那些元素,科學(xué)界普遍認(rèn)為是質(zhì)量比較大的恒星在生命的最后一刻通過(guò)一場(chǎng)猛烈的爆炸形成的,這個(gè)過(guò)程稱之為超新星爆發(fā)。太陽(yáng)由于質(zhì)量并不大,未來(lái)并不會(huì)出現(xiàn)超新星爆發(fā)這一過(guò)程,超新星爆發(fā)一般是質(zhì)量較大的恒星演化為中子星或黑洞的必經(jīng)過(guò)程。也就是說(shuō),構(gòu)成人類和地球的所有元素,幾乎都是恒星演化過(guò)程中的副產(chǎn)品。

相對(duì)原子質(zhì)量過(guò)大的元素往往是不穩(wěn)定的,元素周期表中原子序數(shù)在83 (鉍)以上的元素都具有放射性,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,這些放射性元素最終都會(huì)衰變成比較輕且穩(wěn)定的元素。

有些科普文說(shuō)在元素自發(fā)衰變和恒星的聚變作用下,宇宙中的所有元素最終都會(huì)變成26號(hào)元素鐵,準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是鐵-56。宇宙中的絕大部分物質(zhì)確實(shí)會(huì)被聚變成鐵,但并不是全部,因?yàn)楹阈堑男纬尚枰欢ㄙ|(zhì)量條件,隨著氫元素的不斷減少,宇宙中新恒星的形成幾率會(huì)大大降低,而那些余下的較輕的元素也并不會(huì)自發(fā)聚變成鐵。

理論上來(lái)說(shuō),只要宇宙不毀滅,那些較輕且比較穩(wěn)定的元素,它的壽命是無(wú)限長(zhǎng)的。地球主要就由這些較輕的元素構(gòu)成,因?yàn)檫@些元素在宇宙中的豐度相對(duì)比較大。因此說(shuō)地球如果不被其他外力毀滅,壽命幾乎是無(wú)限的,完全沒(méi)問(wèn)題。

不過(guò),根據(jù)物理學(xué)家的一種假設(shè),質(zhì)子理論上存在衰變,其衰變周期至少為10^35億年。為何要關(guān)心質(zhì)子是否會(huì)衰變?因?yàn)樵氐拇嬖?,與質(zhì)子有關(guān)。不管啥元素的原子,均由質(zhì)子、中子、電子這三種基本粒子構(gòu)成,不同種類的元素只是原子核中質(zhì)子數(shù)存在差異。

雖說(shuō)中子的電中性起到了一個(gè)粘合質(zhì)子的作用,但中子只有待在原子核中才是穩(wěn)定的,自由中子是不穩(wěn)定的粒子,半衰期大約15分鐘,它會(huì)通過(guò)弱作用衰變?yōu)橘|(zhì)子,放出一個(gè)電子和一個(gè)反中微子。

如果質(zhì)子會(huì)自發(fā)衰變,那宇宙中的原子最終都會(huì)解體,那就意味著原子的壽命不是永恒的,那么由眾多原子構(gòu)成的地球當(dāng)然也不可能永恒存在。

不過(guò)這只是一個(gè)理論假設(shè),目前科學(xué)家還未觀測(cè)到質(zhì)子會(huì)發(fā)生衰變,而且就算理論上質(zhì)子會(huì)衰變,這一過(guò)程也極其漫長(zhǎng),因?yàn)?0^35億年對(duì)于年齡只有138億年的宇宙來(lái)說(shuō),可以說(shuō)幾乎是無(wú)限的,甚至可能比宇宙的壽命還長(zhǎng)。

總之,如果地球的運(yùn)氣足夠好,能夠窩在一個(gè)非常安全的角落,除非宇宙毀滅,不然地球是不會(huì)因?yàn)樽陨淼脑蚨鴾缤龅摹?/p>

 
(文/葉紫晗)
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