太陽是我們這個星系賴以生存的能量源泉。如果沒有太陽,地球上的人類、動物和植物都無從生長,我們美麗的地球將會一片死寂。太陽如同烈焰,帶給人類溫暖和光明,從古至今都被視為至高無上的象徵。太陽陽會有衰老死亡的一天嗎?它的未來將會如何?
宇宙中,太陽是離地球最近的恆星。其核心溫度高達1500萬~2000萬K,每秒都有6億多噸的氫聚變為氨,每4個氫原子核在這一過程中聚變為1個氨原子核,太陽也就因此向外輻射出一小部分的能量。地球植物的生長和光合作用,煤、石油等礦藏的形成,大氣循環、海水蒸發、雲雨生成等等,均源於太陽的活動。10億年來,地球球的溫度變化很小,不超過20℃。這是太陽穩定活動的證據,也為生命的孕育、演化打下良好基礎。太陽上的氫聚變反應至今為止已經歷了幾十億年,從不間斷。氫持續減少,氫不斷產生,太陽的未來是怎樣的呢?
恆星演化理論詮釋了“主星序階段”,即從恆星中心核內的氫開始燃燒直至全部生成氨。恆星在主星序階段上稱為“主序星”。各恆星體根據各自質量在主星序中存在的時間是不同的。天文學家愛丁頓發現,恆星體的質量與它為抗衡萬有引力而產生的熱量成正比;星體膨脹速度與產生熱量成正比。產生的熱量越多,星體膨脹速度越快,相應的留在主星序中的時間越短。太陽現在就處於主星序階段,科學家計算,太陽最多有00億年左右的時間停留在主星序階段,至今它已有46億年處於這一階段了。大於太陽5倍質量的恆星只能在主星序階段停留1000萬年,相當於1/5太陽質量的恆星則可以存在長達1000C年之久。
恆星漫長的青壯年期一一主星序階段一旦度過,進人老年期就會成為“紅巨星”。在這個階段,恆星將膨脹到大於本來10億多倍的體積,因此被稱為“巨星”。之所以被加上“紅”,是由於隨著恆星迅速膨脹,其外表面越來越遠離中心,溫度也隨之降低,發出的光也愈發偏紅。紅巨星儘管溫度降低,光度卻增大,變得極其明亮。人類肉眼能看到的亮星,就有許多是紅巨星。我們熟的即是獵戶星座的“參宿四”,其直徑為太陽直徑的800倍,達11億千米。若“參宿四”在太陽的位置發光,紅光會遍及整個太陽系。“主序星”到到“紅巨星”的衰變過程,變化不僅是外在的,內核也發生了巨大的轉變一一從“氫核”成為“氫核”。氫核逐漸增大,氫燃燒層也不斷向外擴展。
一旦形成紅巨星,它便會發展到恆星演化的下一階段“白矮星”。外部區域迅速膨脹,氮核受反作用力向內收縮,其中的物質溫度增高,內核溫度最終將超過1億度,引發氨聚變。氮核經過幾百萬年燃燒殆盡,而恆星的外殼混合物仍然以氫為主。這時恆星結構複雜了許多:氫混合物外殼下隱藏著一個氨層,還有一個碳球埋藏在內。這樣,恆星體的核反應更加複雜,其內部溫度上升,最終使其變為其他兀素。紅巨星外部與此同時也開始急劇地脈動振盪:恆星半徑大小不定,穩定的主星序恆星變為多變的大火球。火球內部的核反應更加動盪,忽強忽弱。恆星內部核心的密度增大到每立方厘米10噸左右,此刻一顆白矮星便誕生在紅巨星內部。
白矮星的特徵是體積小、亮度低、質量大、密度高。例如天狼星伴星,體積類似地球,卻差不多和太陽一樣重!它的密度為每立方米1000萬噸左右。由白矮星的半徑和質量,算出其表面重力差不多是地球表面重力的1000萬~10億倍。任何物體在這樣高的壓力下都將毀滅,即使是原子也會被壓碎;電子也將脫離原子軌道而自由運動。
由於沒有熱核反應來為單星系統提供能量,白矮星一邊發光,溫度一邊降低。100億年的漫長歲月過去後,白矮星將停止輻射而死亡,軀體會變成硬過鑽石的巨大晶體黑矮星”,在宇宙中孤單地飄浮。
些科學家們認為,幾十億年後,太陽會在快要滅亡時迅速膨脹,所有太陽系內的星體和星際物質都會被“吞噬”掉。到那時,太陽會劇烈地抖動,大量物質在脈動過程中被拋入星際空間,而太陽會失掉大部分的質量,其餘部分則縮為白矮星。銀河系中發現的大量變星表明,恆星死亡過程中脈動和質量的拋失極為普遍,一些變星每年能夠拋出等於地球質量的大量物質。為了更好地瞭解包括太陽在內的恆星如何滅亡,可以研究這種質量的拋失。
些科學家認為,雖然目前還不太清楚恆星的演化過程,但50億年後,可以基本肯定太陽會成為紅巨星。隨之地球上的一切生命都會滅亡,地面溫度將高於現在兩至三倍,北溫帶夏季最高溫度會達到100℃;而地球上的海洋也會蒸發成為一片沙漠。太陽大概會在紅巨星階段停留10億年,光度會提高到今天的幾十倍;體積也將會極大地膨脹,若從地面觀察,會看見整個天空都是太陽。
當然,“世界末日”距現在還很遙遠,但提前幾十億年瞭解這樣的“大結局”,人們不禁會疑惑：生命的進化必定是一場悲劇，那其意義究竟為何呢？
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