一项新的科学研究表明,地球可能比之前设想的更有机会逃脱被膨胀的太阳吞没的命运。研究人员运用了改进后的恒星与行星相互作用模型,发现太阳在演化为红巨星的过程中,其引力潮汐对地球的拉拽作用可能比早期模型预测的要弱。这意味着,当太阳在其生命晚期向外层空间抛射物质时,地球将有更多的时间逐渐向外轨道迁移,甚至有可能完全避免被太阳吞没。
这项研究将最大的不确定性从潮汐力的强弱转移到了太阳在生命末期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 博士指出,目前对类似太阳的红巨星的观测数据倾向于支持地球能够幸存,但还需要更多的观测来得出确定结论。
恒星在耗尽核心燃料后会膨胀成红巨星,这会引发一场行星轨道上的“拉锯战”。一方面,增强的潮汐引力将行星向恒星拉近;另一方面,恒星质量的损失会将其轨道向外推移。这两种力量的此消彼长最终决定了行星的命运。
这一“推拉效应”有两个主要阶段。随着太阳膨胀,潮汐作用会消耗地球的轨道能量,使其逐渐靠近太阳。同时,太阳会通过恒星风持续抛射物质,损失大量质量。根据美国国家航空航天局(NASA)的说法,太阳质量减轻后,其引力束缚减弱,会推动行星向更远的轨道迁移。Esseldeurs 博士表示,地球的最终命运取决于这两种效应的微妙平衡。
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,而另一些则使用了可能高估了太阳向内拉拽作用的简化模型。此次研究采用了基于老年恒星内部结构和动力学变化的更新潮汐力计算模型,能够更准确地模拟潮汐摩擦和恒星风的变化,并结合了太阳在红巨星阶段可能出现的不同质量损失情况进行了测试。
研究结果显示,即使采用新的、更弱的潮汐作用模型,水星和金星仍会被太阳吞没。但地球和火星则有可能安全度过太阳的两个红巨星阶段,最终在围绕太阳演化后留下的白矮星遗骸上,于一条更大的轨道上继续运行。
然而,研究人员也强调,目前还不能下定论,因为天文学家尚无法精确观测类似太阳的恒星在生命晚期损失质量的速度。他们参考了距离地球约 183 光年的红巨星 L2 Pup 的实际质量损失数据,发现其质量损失情况使得地球向外迁移的速度足以避免被吞没,使“幸存”的可能性略高于“毁灭”。
尽管如此,对于人类而言,这项发现更多是学术上的慰藉。科学家普遍认为,大约 10 亿年后,太阳的温度升高将导致地球海洋蒸发,星球变得不适宜居住,这远早于太阳膨胀成红巨星的时期。研究地球最终命运的意义在于理解行星系统如何随着恒星演化而变化,并且随着更多观测数据的积累,相关理论框架将得到进一步完善。这项研究已于今年 6 月发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上。
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mr. robul islam
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