一项新研究表明,地球未来可能比之前设想的更有机会避免被膨胀的太阳吞没。研究人员使用更新的恒星-行星相互作用模型,发现当太阳步入生命晚期并膨胀时,其潮汐引力对地球的拉拽作用会比早期模型预测的要弱。这意味着,在太阳抛射其外层物质的过程中,地球将有更充裕的时间逐渐向外迁移,甚至有可能完全避开被吞噬的命运。
尽管如此,该研究并不保证地球一定能幸存。研究者指出,目前最大的不确定性已从潮汐力的强度,转移到了太阳在生命最后阶段会损失多少质量这个问题上。比利时鲁汶大学天文研究所的 Mats Esseldeurs 表示,当前对类似太阳的红巨星的观测结果似乎支持地球能够幸存,但仍需更多数据来证实。
恒星在其核心氢燃料耗尽后会膨胀成红巨星,这会引发行星轨道的一场“拉锯战”。一方面,潮汐引力将行星向恒星拉近;另一方面,恒星质量的减少又会将行星轨道向外推移。这两种力量的此消彼长最终决定了行星的命运。
这种“推拉效应”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,使其逐步靠近太阳。与此同时,太阳会通过恒星风喷射大量物质,损失大约一半的质量。美国国家航空航天局(NASA)指出,恒星质量的减轻会削弱其引力束缚,从而推动行星移至更远的轨道,轨道半径甚至可能翻倍。
Esseldeurs 解释说,地球的最终命运取决于这两种效应之间微妙的平衡。如果潮汐作用占优,地球将被吞没;若恒星质量损失占优,地球则会迁移到更远的轨道。
研究团队认为,以往研究结论不一的原因在于对这两种竞争机制的处理方式不同。一些研究忽略了潮汐作用,另一些则沿用了过时的简化模型,这些模型往往高估了太阳对行星的内拉作用。
此次研究摒弃了旧的计算公式,转而基于老年恒星的内部结构和动力学变化,构建了更新的潮汐力计算模型。新模型能够更准确地同时模拟潮汐摩擦和恒星风的变化,并考虑了太阳在红巨星阶段可能出现的不同质量损失情况。
研究结果显示,即使采用了新的、较弱的潮汐作用模型,水星和金星仍无法逃脱被太阳吞没的命运。而地球和火星则能够安全度过太阳的两个红巨星阶段,最终可能在地球围绕太阳演化后留下的白矮星遗骸周围,于一条更大的轨道上继续运行。
然而,研究人员强调,目前尚不能得出最终结论。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损失质量的速度,地球的最终命运仍然存在不确定性。
研究团队参考了红巨星 L2 Pup 的真实质量损失数据,该恒星质量与未来的太阳相似,被视为太阳未来演化的参考对象。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,其“幸存”的可能性略高于“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。大多数科学家认为,大约 10 亿年后,随着太阳亮度升高,地球海洋将蒸发,变得无法居住,这一时间点远早于太阳膨胀成红巨星。
尽管人类届时很可能已不复存在,但研究地球最终是否能幸存,对于理解行星系统如何随恒星演化而变化仍具有重要意义。研究人员表示,未来随着更多濒死恒星的观测数据积累,这一理论框架将得到进一步完善。他们写道,这将有助于进行演化恒星周围行星轨道演化的统计研究,并更精确地约束地球-太阳系统的未来演化过程。
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。

Comments (18)
David James 15 hours ago
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View 5 Reply游戏达人 15小时前
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View 5 ReplyMahadi Khan 15 hours ago
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