太阳系最终的命运是什么？

Question

如题所述

Answer 1

白矮星WD 1145+017距离地球约570光年。从很多方面来讲，它是一颗典型的白矮星。它的质量约为0.6个太阳质量，（表面）温度约为15,900开尔文。但是五年前，一组天文学家写了一篇关于该白矮星的论文，表明了它正在发生着不寻常的事情。

图解：一位艺术家的想象图，一个微小的岩质行星在绕白矮星运行时瓦解。2015年，天文学家使用来自开普勒K2任务的数据，发现了白矮星WD1145+017周围发生的这种现象。该行星将缓慢崩解，在恒星表面留下金属碎片。图源：CfA/Mark A.Garlick。

撰写该论文的天文学家在白矮星发出的光中发现了不寻常的光谱线。它显示出铁，氧，硅和镁等元素的存在，而这些都是岩质系外行星的特征。通常，白矮星的光谱线会显示出氢和氦的存在。任何更重的元素都会被重力拉回到白矮星中。

图解：关于白矮星WD 1145+017的光谱分析显示了铁，硅，钙，镍，镁，铝等金属元素的存在，但丰度未知。图源：Nature

他们还在这颗已经存在了大约1.75亿年的白矮星WD 1145+017周围发现了一个碎片环。

图解：模拟围绕WD 1145+017运行的小行星产生的尘埃云。作为参考，岩质小行星的大小显示在左上方。灰尘形成为相对较强的尾巴和较弱的前尾巴。图源：Nature

该论文的标题为《行星死亡学：模拟绕行WD 1145+017的分化的行星物质的潮汐撕裂事件》。第一作者是基里什·杜弗里，撰写本文时他在卫斯理大学。

该论文目前在《天体物理学杂志》上被接受发表，这是首次发现白矮星“吃掉”自己的行星。（译者注：该论文题目应该是《一颗凌白矮星的正在瓦解的行星》，于2015年10月发表于《自然》杂志，第一作者为来自于美国哈佛-史密松天体物理中心的安德鲁·范德伯格。本文作者说的这篇发表于《天体物理学杂志》的文章做的工作主要是建模分析被瓦解的行星的性质。）在撰写论文与在《天体物理学杂志》上发表之间的这几年间，其他研究人员也研究了WD 1145+017并撰写了他们自己的论文。

总的来说，这项研究表明一颗白矮星正在消耗自己的行星。不仅如此，我们现在还知道其他21个恒星也具有同样的行为。总的来说，这催生了一个新的研究领域，具有一个听起来很科幻的名称——“行星死亡学”。

图解：据理论预测，当太阳状恒星变为红巨星时，围绕其运行的行星的轨道会变得不稳定并相互碰撞，形成了一个围绕红巨星运行的尘埃碎片盘。当恒星最终变成白矮星时，许多不稳定的小行星落在恒星上并蒸发。图源：Mark A. Garlick /space-art.co.uk/华威大学

“……我们正在观察运转中的行星系统的死亡。”

——杜弗里等，2020年。

在五年前的第一篇论文中，作者使用开普勒航天器的数据，这批数据采集于开普勒航天器在WD 1145+017附近发现异常的凌日现象时。研究人员创建了36种不同类型的行星模型，并进行了100次模拟，以模拟开普勒航天器所观测到的持续4.5小时的凌日现象。然后，他们将模拟结果与观测到的凌日光曲线进行了对比。他们得出的结论是，他们看到一颗系外行星正在潮汐作用下被该白矮星所破坏。

图解：该图描绘了对于WD 1145+017亮度曲线形状的模型。红线表示典型的行星凌日的对称形状，而蓝线表示正在分解的行星凌日的不对称形状。黑点是WD 1145+017的K2任务记录的测量值。图源：CfA/NASA

他们的模拟表明，最有可能造成他们所观测到的结果的物体是具有小的地核和坚固的地幔的岩石型行星。作者将它们与小行星灶神星进行了比较。这些致密的物体具有一定的抵抗该白矮星潮汐破坏的能力，但是从天文学角度来讲，在短时间内它们会被撕裂。

图解：行星在白矮星周围的潮汐破坏。白矮星为绿色小圆点，而行星为橙色条内的黑色小圆点。随着时间的流逝（由a到f），越来越多的物质从行星上脱落。其中一些物质落入白矮星，一些形成围绕恒星的星周盘。图源：Malamud和Perets，2020年。

从本质上讲，作者观察到的行星尸体被撕裂并落在白矮星上，而一些物质则被送入了一个星周盘。在他们的研究中，他们写道：“将潮汐干扰模拟与光度学联系起来，就可以揭示出系外行星的内部结构和组成的特征，这些信息仅仅因为我们正在观测活动中的行星系统的死亡而变得可能。”

这些研究结果向我们展示了我们太阳系今后可能发生的情况。我们的太阳最终将会变成WD 1145+017之类的白矮星。在此之前，它将变成红巨星，并可能吞噬水星，金星，甚至地球。像所有转变为白矮星的恒星一样，一系列剧烈的爆炸会将物质喷射到太空中。但是行星将存活下来。

图解：艺术家关于一颗红巨星的想象图。 在成为白矮星之前，太阳将经历红巨星阶段。 图源：NASA / Walt Feimer

剩下的任何行星都将处于令人毛骨悚然的位置：围绕着白矮星运转，虽然白矮星大小只有现在太阳大小的一小部分，但密度却极大。与它们当前的轨道相比，它们的轨道以及太阳系中所有其他物体的轨道可能受到极大的影响。它们很可能靠近白矮星，并被潮汐破坏所撕裂，就像围绕着WD 1145+017运转的行星一样。

现在，天文学家还知道许多其他的白矮星，这些白矮星也表现出了不同寻常的凌日现象和光谱。这些发现开辟了行星死亡学的研究。正如作者在论文中写道的那样：“像TESS和LSST这样的全天候勘测任务将能够检测其他系统，例如WD 1145+017，从而为行星科学的一个新子领域创建了一个主题样本：‘行星死亡学’。”

Answer 2

太阳系是银河系里的一个恒星系统（银河系中有1000000亿颗恒星，每颗恒星都至少有一颗行星围绕），主要由太阳，围绕太阳的八颗行星，行星卫星和其它小天体构成！我们的地球因为处在光照适中的温度带，又因为有充足的液态水和可呼吸空气才产生了在宇宙中如此珍贵的生命！地球拥有如此美丽生机的华章其实完全离不开太阳的功劳，太阳的光热使得地球上的植物获得充足的光照并茁壮成长，人类和动物也是因为充足的阳光才有了生命活动！相反那些离太阳太近或太远的行星过于炎热或寒冷，也可能是大气有毒不适合呼吸！所以方圆十里只有地球一颗行星拥有美丽的生态系统！但是在宇宙天灾面前任何都是渺小的，地球上的生命没有足够的力量抗拒自然规律的演化！也会因为一场灾难的来临而成为宇宙历史的！

太阳是一颗由氢气和氦气组成的恒星，正是因为这些燃烧的气体不断的给恒星中心提供足够的能量，使得氢原子在一定的温度下燃烧变成氦原子，这也就是热核反应，也正是因为热核反应变化恒星才会发光发热！因此太阳的光热能量全靠核心内部的氢和氦，这些能量看似是无穷尽的，但早晚也会有耗尽的那一天————众所周知，尽管太阳系所有天体的质量加起来还不及太阳冰山一角，但是太阳也只不过是银河系中一颗渺小的黄矮星而已，黄矮星属于小质量恒星，在体积和质量上都排名中等！恒星的寿命主要就取决于本身的质量，而小质量恒星燃烧轻的速度相对于大质量恒星来说较为缓慢，所以寿命一般可长达100亿年，这个如此漫长的数字也就是太阳的寿命年限！（大质量恒星因为燃烧氢的速度更快，所以寿命更短），根据小质量恒星的演化过程（星云→原恒星→主序星→红巨星→行星状星云→白矮星→黑矮星），太阳目前正处于主序星阶段，主序星是恒星生命周期中光热能量最强的时段！目前太阳已经有46亿岁，也就是说50亿年后就会走入生命末期！

太阳走入生命末期体积会逐渐膨胀，内部坍塌并且外壳向外扩散，这时候的太阳变成了一颗红巨星，也就是小质量恒星演化末期阶段（大质量恒星的生命更短，走入生命末期会直接膨胀变成红超巨星并且爆炸成超新星），变成红巨星的太阳体积会是现在的好几倍，膨胀时的直径可以覆盖到金星的轨道，这也就是说离太阳最近的水星和金星都会被太阳无情吞噬！但是外壳扩散原理让太阳的体积还会逐渐膨胀扩张，到那时会直接覆盖到地球的轨道，地球上的海洋首先会被强烈的阳光蒸干，大气层也会被太阳风暴一卷而净，地球上的生命会因为太阳辐射而几乎全部消失殆尽！最终太阳会吞噬稍微远一点的地球和火星（到那时候火星移民计划不再可能），随后太阳风暴还会吹散火星和木星之间的小行星带，将这些太空岩石全部吹到外太空消失！所以内太阳系的天体会全部被太阳吞噬

那么外太阳系就可以幸免于难吗？答案是完全不是的，因为变成红巨星时的太阳会出现比平时猛烈百倍的恒星风，其强度可以直接波及到木星和土星，这两颗行星也会饱受太阳摧残——围绕他们的冰冻卫星木卫二，土卫二会被太阳融化蒸发，土星光环中的冰也会在那一刻全部融化（这是因为太阳膨胀的体积和强烈辐射导致的），猛烈的太阳风暴会无情剥夺着这两颗气态巨行星的大气，固态内核也会被太阳强烈的引力撕碎！随后就是天王！这颗冰巨星会因为太阳辐射而不再寒冷，表面温度会从标志性的零下200多度逐渐上升到零上400多度，同时大气层中因为甲烷冰晶而呈现出的蓝色也会消失而变成熔岩红色，太阳风暴会逐渐吹走天王星大气层并且蒸发这颗行星的表面！离太阳最远的海王星暂时还会绕着太阳转，但是随着太阳变成温度极高的白矮星，太阳表面的温度也会蒸发海王星大气层，这颗冰巨星也会被太阳的温度气化！随后随着太阳内部坍塌使得引力不断减小，冥王星，鸟神星和柯伊伯带会摆脱引力的束缚漂离太阳系，成为分散游离在宇宙中的孤独天体！

通过以上分析就可以推算出：太阳生命终结会让太阳系不复存在，我们人类赖以生存的家园——地球也会变得不再宜居！那么对于这种不可抗拒的宇宙天灾就只有一个办法——让地球离开太阳系逃逸到外太空，去其他恒星系统寻找新的光热能量来源！这么做是因为宇宙方圆十里目前没有探索到一颗适合人类居住的行星，哪怕是哈勃望远镜探测到的超级地球也不确定是否真正存在！在《流浪地球》电影中，人类开启这个逃逸太阳系的计划就是取决于太阳发生氦闪（恒星出现氦闪说明已经走入生命末期），因此人类通过先进的技术点燃木星推动地球航行！开启流浪地球的高科技计划飞离太阳系，去浩瀚无垠的银河系中寻找新的光热能量，新的主恒星！那时的地球如同一粒尘埃般漂浮在黑暗的宇宙，唱着恒星的挽歌，离开了曾经眷恋的生命之光——太阳，离开了陪伴自己100亿年的七颗行星伙伴！如同一叶小舟，向着宇宙更广大辽阔的方向航行！是的，太阳的光热早晚有一天会熄灭，人类早晚有一天会离开太阳系！但是当你抬头望向星光点点的夜空就知道，人类对太空的征途永远不会言败，永远不会向天灾低头，哪怕尽自己微薄的力量也要拯救地球！《流浪地球》结尾，人类挥手告别太阳和七颗行星，用各国语言说着“再见，太阳系！”这句话表现出了人类对太空探索的坚强和毅力永刻星空之下，对故土的热恋亘古不变！宇宙中那闪亮的星光，是人类永不熄灭的科技之火！

最后附上根据《流浪地球》情节推算出的——地球对太阳和七颗行星的告别拟人句段：太阳系的时间不多了，这个如同大家族一般的恒星系即将迎来毁灭，地球因为逃离太阳系而离开相守一生的伙伴，她舍不得大家的感情，她向太阳和行星们告别：

再见了，太阳！你的光热带给我生机勃勃的景象

再见了，水星！你体积最小却一直在努力的公转奔跑

再见了，金星！永远不会忘记你在夜空中耀眼的身影

再见了，火星！你曾是有望被改造成宜居星球的那个

再见了，木星！你的氢气被点燃推动我航行在宇宙中

再见了，土星！你美丽的光环是送别我行的一段丝带

再见了，天王星！你那有趣的自转姿势令我难忘

再见了，海王星！你那迷人的蓝色令我记忆犹深

再见了，冥王星！尽管你已不是第九行星！

再见，太阳系！我地球即将奔向希望的旅程！

Answer 3

最后可能会走向毁灭，因为太阳系有一天也会因为其他的星球的毁灭而随之消失。

Answer 4

太阳系的最终结局就是只剩下一颗黑矮星，八大行星在太阳走到生命终点后，被摧毁或离开太阳系的范围内，最终只剩下太阳的残骸漂浮在宇宙中。

Answer 5

随着时间的发展太阳系最终会消亡，但是时间的多少取决于人们对它的保护程度。