太陽(yáng)是距離地球最近的恒星,也是科學(xué)家研究其他恒星的參考。
根據(jù)人類目前對(duì)太陽(yáng)的了解,太陽(yáng)至少含有98%的氫和氦,這是自然界最輕、最豐富的兩種元素,太陽(yáng)能量的99%,都來(lái)源于氫氦核聚變。太陽(yáng)剩余的2%成為一個(gè)懸而未解的問(wèn)題,這部分可能由較重的元素構(gòu)成,比如碳、氧。
雖然只有2%,但幾乎所有的恒星,天文學(xué)家都套用太陽(yáng)的元素比例,即使相差1%,乘以宇宙中的全部恒星,也會(huì)對(duì)整個(gè)宇宙模型產(chǎn)生巨大影響!
在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)中微子之前,天文學(xué)家主要通過(guò)太陽(yáng)光的顏色來(lái)確定元素組成,但是想要確定質(zhì)量較重、占比較少的元素時(shí),這個(gè)方法的準(zhǔn)確度十分有限。
隨著太陽(yáng)探測(cè)器的近距離觀察,天文學(xué)家最終確定的太陽(yáng)成分比例為——98.6%的氫和氦,1.4%的碳、氮、氧等元素。
這個(gè)調(diào)整看似只有0.6%,乘以宇宙中的恒星數(shù)量后,目前宇宙模型里的氧氣含量直接減少了40%。
隨著中微子的發(fā)現(xiàn),我們了解到,當(dāng)太陽(yáng)照射我們時(shí),每秒都有成千上萬(wàn)億的中微子穿過(guò)我們,以接近光速的速度穿過(guò)地球。
這些中微子的能量中,有1%并非來(lái)源于氫氦核聚變。如果我們可以計(jì)算出每秒穿過(guò)地球的中微子能量,就可以了解太陽(yáng)究竟釋放出多少能量,進(jìn)而判斷太陽(yáng)剩余的元素是什么。
所有核聚變反應(yīng)都會(huì)釋放大量中微子,一顆年輕的恒星,內(nèi)部主要發(fā)生氫氦劇變,如果氦碳劇變逐漸成為能量的主要來(lái)源,恒星就會(huì)逐漸膨脹變?yōu)榧t巨星。了解太陽(yáng)內(nèi)部元素和能量來(lái)源,可以幫助人類更準(zhǔn)確的判斷太陽(yáng)的壽命,進(jìn)而計(jì)算出地球剩余的時(shí)間。
2007年,捕捉并檢測(cè)太陽(yáng)中微子的實(shí)驗(yàn)在意大利展開(kāi),研究團(tuán)隊(duì)在山下建造巨大的實(shí)驗(yàn)室,如果中微子穿過(guò)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)部的化學(xué)液體就會(huì)閃爍,整個(gè)實(shí)驗(yàn)室外部包圍了2300噸水,盡可能避免地球自身的中微子進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部。
然而在數(shù)年時(shí)間里,實(shí)驗(yàn)室都沒(méi)有檢測(cè)到任何數(shù)據(jù),直到2015年,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造后,才排出其他所有干擾,真正捕捉到太陽(yáng)釋放的中微子。
通過(guò)長(zhǎng)達(dá)5年的數(shù)據(jù)積累,研究團(tuán)隊(duì)判斷出太陽(yáng)至少包含3種核聚變反應(yīng),太陽(yáng)中的碳、氮、氧成分可能要比想象中更多。
太陽(yáng)中微子實(shí)驗(yàn)室中的100噸化學(xué)液體,平均每天都會(huì)閃爍20次,由于前期調(diào)整實(shí)驗(yàn)室花費(fèi)太多時(shí)間,再經(jīng)過(guò)數(shù)月,該實(shí)驗(yàn)室就將進(jìn)入維護(hù)階段,如果設(shè)備損耗較為嚴(yán)重,實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)直接被放棄。
太陽(yáng)中微子實(shí)驗(yàn)室在最后的階段,還可以提供很多太陽(yáng)中微子數(shù)據(jù),目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的研究人員只徹底研究了約1年半的觀測(cè)數(shù)據(jù),或許未來(lái)可以給出明確的答案。
太陽(yáng)中微子實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的研究結(jié)果中,明確表示太陽(yáng)的碳、氮、氧含量和目前的太陽(yáng)模型存在沖突,并且尚未找到解決沖突的方式。
這意味著太陽(yáng)內(nèi)部或許已經(jīng)開(kāi)始氦碳核聚變和碳氧核聚變,太陽(yáng)內(nèi)部存在3種核聚變,也就意味著太陽(yáng)已經(jīng)進(jìn)入了升溫期,在未來(lái)的數(shù)十億年里,太陽(yáng)溫度會(huì)逐漸提升,也會(huì)開(kāi)始緩慢膨脹。
當(dāng)太陽(yáng)的氫元素消耗殆盡,氦碳核聚變和碳氧核聚變成為主導(dǎo)核聚變,太陽(yáng)內(nèi)部能量的爆發(fā)就會(huì)大于自身引力,從而快速膨脹成紅巨星。
人類想要繼續(xù)在太陽(yáng)系生存,需要隨著太陽(yáng)的升溫和膨脹,逐漸將地球轉(zhuǎn)移到全新的“太陽(yáng)宜居帶”,最終需要移動(dòng)到木星附近,才能繼續(xù)借助變?yōu)榧t巨星的太陽(yáng)繼續(xù)生存。
太陽(yáng)留給人類的時(shí)間,并沒(méi)有50億年,就算地球移動(dòng)到木星附近,失去木星的引力保護(hù),小行星撞擊地球的幾率也會(huì)大大增加,隨著太陽(yáng)的繼續(xù)演變,紅巨星最終會(huì)坍塌為白矮星,這時(shí)候地球必須距離白矮星非常近,才能獲得足夠的能量,并且距離越近,受到的輻射也就越強(qiáng)。
即使人類可以移動(dòng)地球,一直生活在太陽(yáng)系,最終的也無(wú)法獲得足夠的能量,白矮星的輻射也會(huì)嚴(yán)重影響地球生命的健康?;蛟S在太陽(yáng)壽終正寢之前離開(kāi)太陽(yáng)系,才是未來(lái)人類唯一的出路!
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