太陽沒了，地球也能茍住？

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原作：Gabriel Harry

翻譯：劉明睿

校譯：黃詩欣

編排：劉斯媛

后臺：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-08-earth-habitable-sun-dies.html

我們的太陽終有一天會迎來生命的終點(diǎn)——當(dāng)然，是在十億年后。那時(shí)，這顆垂死的恒星將膨脹成可怕的紅巨星，無情地摧殘它的孩子——我們賴以生存的地球，海洋被蒸發(fā)，大氣被撕裂，直至這顆曾經(jīng)美麗的藍(lán)色行星被整個(gè)吞噬。整個(gè)太陽系將失去最后一絲光與熱，惟余一顆蒼白暗淡的白矮星，為這個(gè)小小恒星系過去的輝煌作悼。那之后的又一百萬億年，銀河系中的最后一顆恒星也將熄滅，一度璀璨的宇宙島從此步入永恒死寂的黑暗。這便是我們無可忤逆的命運(yùn)嗎？并非如此！在太陽熄滅后，人類依舊留有存續(xù)的希望。近日一位英國研究者的論文指出，只要做足恰當(dāng)準(zhǔn)備，甚至無需離開地球，我們?nèi)阅茉谟酪沟谋M頭點(diǎn)亮文明的火光。

放置在第一拉格朗日點(diǎn)的巨大遮陽罩的想象圖，這個(gè)遮陽罩能夠完全遮蔽住紅巨星太陽。人造陽光將從第四拉格朗日點(diǎn)的中繼站照射地月系統(tǒng)。圖源：Gabriel Harry

后太陽時(shí)代

那么，該怎么做？最關(guān)鍵的一步，也是后續(xù)一切的前提，便是從紅巨星太陽狂暴的光熱輻射中生存下來。辦法可能遠(yuǎn)比你想象的簡單：把太陽遮住，僅此而已。人類可以建造一個(gè)巨型“遮陽罩”，放置在地球與太陽之間，從物理上隔絕威脅。當(dāng)然這意味著這張罩子的尺寸將無比龐大，如果置在第一拉格朗日點(diǎn)L1（地月引力平衡點(diǎn)，距地球約150萬公里），它將遮蔽天空平面上70度，高達(dá)3.5萬億平方公里的巨大區(qū)域——相當(dāng)于27000倍地球截面積，也就是1.5個(gè)太陽并排放在一起！

為了遮住太陽，得造一個(gè)比太陽本身還大的遮陽罩，這未免太過黑色幽默。萬幸的是，我們可以把罩子放得離地球近一點(diǎn)，從而減小表面積。將遮陽罩放置在靠近地球、月球軌道外的某個(gè)位置，并通過一根長纜繩連接到在L1的一個(gè)重物，便能讓罩子保持相對地球靜止，同時(shí)將表面積減少一個(gè)數(shù)量級，到約0.39萬億平方公里。為了建造這些巨型裝置，我們需要挖空矮行星谷神星 40% 的質(zhì)量來制造 200 萬公里長的碳纜繩，以及月球的0.01% 來制造半徑 35 萬公里的鋁制遮陽罩。

現(xiàn)在我們能挺過最初的滔天烈焰了。但這之后，在一個(gè)失去了光熱的寒冷星系里，人類要如何維持文明的運(yùn)轉(zhuǎn)？盡管放心，太陽系內(nèi)的氣態(tài)巨星們可以提供備用能源。巨量的氫和氦深埋在它們內(nèi)部，被氣壓緊密地壓縮，為核聚變提供了理想的環(huán)境。我們可以將一個(gè)反應(yīng)堆懸浮于木星大氣下6500公里，吸收周圍的氦-4和氫，通過聚變產(chǎn)生能量；將這些能量傳輸?shù)侥拘堑牡谝焕窭嗜拯c(diǎn)，再利用長距離激光，通過數(shù)個(gè)中繼站，最終照射到地球表面。如果將所有氣態(tài)巨星都用以聚變，地球?qū)⒛茉俣茹逶≡诠饷⒅麻L達(dá)910萬萬億年。

另一方面，為了不被膨脹的紅巨星太陽吞噬，地球還得搬個(gè)家。最簡單的方法，是讓一顆小行星反復(fù)掠過地球飛行。每次飛掠都會產(chǎn)生微小的引力彈弓效應(yīng)，成千上萬次的近距離接觸后，這將累積成足以改變地球軌道的可觀影響，使其逐漸遠(yuǎn)離紅巨星。然而，讓一顆大型小行星飛掠地球的風(fēng)險(xiǎn)不容小覷。稍有不慎，人類便有可能步恐龍的后塵。另一種方法是從木星開采氧氣，用以向地球發(fā)射質(zhì)量相當(dāng)于亞馬遜河流量一半的氧粒子束。讓這束粒子近距離飛掠地球能更安全地產(chǎn)生類似的引力彈弓效應(yīng)。作為大氣的固有成分，即使粒子束不慎直射地球，氧粒子也不會對環(huán)境造成危害，而且它會擴(kuò)散到非常廣闊的區(qū)域，以至于其撞擊大氣層時(shí)的動能僅相當(dāng)于一場雷暴。

左圖：從木星大氣中開采氧氣，并將其發(fā)射至地球軌道，由位于地球L2點(diǎn)的空間站捕獲后再次發(fā)射，使其近距離掠過地球。引力彈弓效應(yīng)將逐步提升地球軌道速度，安全地增大日地距離，從而使地球免于被紅巨星太陽吞噬。

右圖：太陽膨脹為紅巨星后，由懸浮于木星大氣中的聚變反應(yīng)堆產(chǎn)生能量，并將其傳輸至地球表面，以替代被巨型遮陽罩阻擋的陽光。

圖源：Gabriel Harry

這一時(shí)期，地球的板塊構(gòu)造活動也將逐漸停止，這意味著造山運(yùn)動與生物圈的營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)都將消失。為了維持這一循環(huán)，我們可以制造反物質(zhì)，將其儲存在容器中，接著在地殼上炸開一個(gè)洞，將容器包裹于熔融的鐵水中倒入。這團(tuán)鐵水將用兩周時(shí)間沉降至地核，屆時(shí)容器能量耗盡，反物質(zhì)將與鐵發(fā)生湮滅，向地球內(nèi)部釋放熱量。每天生產(chǎn)并下沉2公斤反物質(zhì)即可維持地球的板塊構(gòu)造——若以10%的能量效率計(jì)算，我們只需相當(dāng)于目前印度全國太陽能電池板的總產(chǎn)能。

這樣一來，地球在太陽發(fā)生災(zāi)變后也能保障短期的生存。但還不能掉以輕心：在更漫長的時(shí)間尺度上，我們還需警惕星系級別的碰撞——銀河系中的大型天體可能會向太陽系逼近。在45億年后仙女座星系與銀河系合并期間，這樣的風(fēng)險(xiǎn)會尤為突出。利用位于木星第一拉格朗日點(diǎn)的粒子發(fā)射裝置，可以向太陽北極或南極的正上方或正下方發(fā)射一束氫氣流。引力彈弓效應(yīng)將逐漸推動整個(gè)太陽系，使其避開任何潛在的碰撞。

為什么我們要留在太陽系？

這聽起來確實(shí)是個(gè)面面俱到的方案。但一個(gè)關(guān)鍵的問題是：為什么未來的人類文明不選擇移居其他星系，而是留在太陽系內(nèi)建造這些防護(hù)設(shè)施呢？

1.讓人類在太空中長期存活以及進(jìn)行星際旅行都極其困難——而這些防護(hù)設(shè)施則不需要這些。

2.這些防護(hù)設(shè)施所需的能量比星際移民少一千到一百萬倍。

3.移民新行星需要提前將對目的地進(jìn)行地球化改造的設(shè)備送往目的地，這在數(shù)百年內(nèi)都不會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。相反，這些防護(hù)設(shè)施可以復(fù)用太空采礦基礎(chǔ)設(shè)施，并能立即帶來經(jīng)濟(jì)效益。

4.向整個(gè)銀河系擴(kuò)張存在一種隱患：殖民地最終可能發(fā)展成與地球人類大相徑庭的獨(dú)立文明。經(jīng)過足夠長的時(shí)間，它們將無異于外星人——而這些外星人知道我們在哪里，也知道我們的星球有多么珍貴。相反，留在一個(gè)星系內(nèi)并建造防護(hù)設(shè)施，能確保社會安全地團(tuán)結(jié)在一起。

通過建造并維護(hù)這些防護(hù)設(shè)施，在長達(dá)910萬萬億年的時(shí)間里，地球上的生命將享有舒適的地質(zhì)環(huán)境、安全、四季、晝夜與繁星之夜——直到100萬億年后，最后一顆恒星熄滅，夜空陷入黑暗。然而，在第二天清晨，太陽將照常升起——在剩余的900萬萬億年人造陽光中，地球文明的征程還會繼續(xù)下去。

責(zé)任編輯：DAIKIN

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圖片名稱 螺旋星云中的奇特彗星狀云結(jié)

圖片來源:NASA

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