葬身“日”腹

撰文：戴维·阿佩尔（David Appell）
翻译：谢懿

无论地球躲过了多少天外来客的侵扰，几十亿年后，地球都会面对这样的命运—被膨胀成红巨星的太阳“烤干”，甚至被太阳“吞噬”，葬身“日”腹。那么地球是否有可能逃脱这一宿命？地球上的人类又能否幸免于难呢？更多的研究将带给我们答案。

未来是光明的——但也许太“亮”了。太阳正在缓慢地膨胀变亮，几十亿年之后它会烤干地球，最终留下一片炽热而无法居住的焦土。大约76亿年后，太阳的体积将膨胀到最大，成为一颗红巨星。它的半径将比地球目前的公转轨道半径还大20%，亮度也会增加到目前的3,000倍。到演化的最后阶段，太阳会坍缩成一颗白矮星。

尽管科学家对太阳的未来都没有异议，但对地球的命运却莫衷一是。从1924年英国数学家詹姆斯·金斯（James Jeans）首次研究太阳红巨星阶段的地球命运以来，科学家得出了各种各样的结论。一些研究表明，地球可以逃脱被“蒸发”的厄运。但是最近的研究显示，地球无法逃脱这一“宿命”。

太阳的半径肯定会膨胀超过地球轨道半径（即1天文单位），但地球会不会被太阳吞噬，这个问题还不能直截了当地作出回答，因为膨胀的同时，太阳也会流失物质（当太阳的半径膨胀到最大值，即1.2天文单位时，它会比现在损失大约1/3的质量）。由于引力逐渐变小，地球的轨道就会逐渐向外扩张。如此一来，地球便可能逃脱被太阳吞噬的“厄运”。

但是其他因素使这个过程变得更加复杂。太阳最外层物质对地球运动的阻碍，会把地球向内“拉”。其他行星的微弱引力也会作用于太阳，但它们的影响很难计算准确。

2008年年初，两个研究小组指出，几种计算方法都表明地球最终会被太阳吞噬。意大利国家核物理研究所（Italy's National Institute of Nuclear Physics）的洛伦佐·约里奥（Lorenzo Iorio）在计算中使用了摄动方法，这是大学低年级本科生在经典力学课程中便已熟知的方法。通过舍弃一些相对较小的物理量来简化计算，使描述日地间相互作用的复杂运动方程变得更容易处理。现阶段，太阳每年质量损失约占总质量的百万亿分之一。约里奥假设，太阳演化成红巨星的过程中质量损失始终维持在现有水平，他的计算表明地球会以每年大约3毫米的速度向外移动。换句话说，在太阳进入红巨星阶段前，地球会向外迁移0.0002天文单位。但是一旦进入红巨星阶段，太阳会在短短100万年内迅速膨胀，半径达到1.2天文单位，因此还是会吞噬地球。

约里奥把这篇论文投稿给《天体物理和空间科学》（ Astrophysics and Space Science ） 杂志，目前正在接受同行评议。一些科学家质疑约里奥的假设，即太阳演化过程中质量损失能否始终保持这么小。

不过即使约里奥采用的数据有误，他的结论也可能是对的。在2008年5月出版的《皇家天文学会月刊》（ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ）上，墨西哥瓜纳华托大学（University of Guanajuato）的克劳斯－彼得·施勒德（Klaus-Peter Schröder）和英国苏塞克斯大学（University of Sussex）的罗伯特·史密斯（Robert Smith）使用更精确的太阳模型并且考虑了潮汐相互作用，也得出了相同的结论。当太阳损失质量并且膨胀的时候，由于角动量守恒，它的自转就会减慢。自转减速会使太阳表面形成潮汐隆起，而隆起部位所施加的额外引力会把地球往里“拽”。考虑到这种情况，他们发现现有轨道半径小于1.15天文单位的所有行星，最终都会葬身“日”腹。

到那个时候，假如地球上还有人存在，他们有办法幸免于难吗？美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校（University of California, Santa Cruz）的唐科里钱斯基（Don Korycansky）及其同事，提出了一项大胆的天文学工程：让一颗大型小行星周期性靠近地球，它对地球的引力作用可以用10亿年时间，把地球向外拖到靠近火星轨道的安全地带。但是我们的月亮可能不得不被舍弃，而且稍有差池都意味着灭顶之灾。显然无需多言，多多研究才是正道。