新研究：地球逃离太阳“吞噬”命运的可能性增大 - kaiyun.com

一项新研究表明，地球在太阳膨胀成为红巨星时可能比先前预期的更有可能逃脱被吞没的命运。研究人员运用了更新的恒星-行星相互作用模型，发现太阳在膨胀过程中施加给地球的潮汐引力比早期模型预测的要弱。这意味着，当太阳逐渐向外层空间抛射物质时，地球将有更多时间将其轨道向外推移，或许能完全避免被太阳吞噬。

然而，这项研究并未断言地球必定能够幸存。研究者指出，最大的不确定性已从潮汐力的强度转移到了太阳在生命晚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，该研究的第一作者，表示目前最大的疑问已不再是潮汐力的计算，而是太阳未来质量损失的具体数值。尽管对类似太阳的红巨星的观测数据似乎支持地球能够幸存，但仍需要更多的观测结果来得出确切结论。

当像太阳这样的恒星耗尽核心的氢燃料并膨胀成红巨星时，行星的命运将取决于两种力量的博弈：一方面，恒星增强的潮汐引力会将行星拉近；另一方面，恒星持续抛射物质导致自身质量减少，又会将行星轨道向外推移。最终，这两种力量的相对强弱决定了行星是被吞噬还是得以幸存。

这种“推拉效应”大致分为两个阶段。随着太阳膨胀，潮汐引力如同一个缓慢的制动器，消耗地球的轨道能量，使其逐渐靠近太阳。与此同时，垂死的太阳会通过强烈的恒星风喷射大量气体，最终可能损失一半的质量。根据美国国家航空航天局（NASA）的说法，太阳质量的减轻会削弱其引力束缚，从而推动幸存的行星迁移到更远的轨道，甚至可能使轨道半径扩大一倍。

Esseldeurs 解释说，地球最终的命运取决于这两种效应之间微妙的平衡。如果潮汐作用占优势，地球将被吞没；如果恒星质量损失占优势，地球则会迁移到更远的轨道。研究团队认为，以往研究结论的差异主要源于对这两种竞争机制处理方式的不同，一些研究忽略了潮汐作用，而另一些则使用了过时的简化模型，这些模型可能高估了太阳的向内拉拽力。

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，而非旧的公式。该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各种质量损失情况进行了测试。研究结果显示，即使在新的、更弱的潮汐作用模型下，水星和金星仍无法逃脱太阳膨胀的进程，将被吞没。而地球和火星则能够安全度过太阳的两个红巨星阶段，最终在围绕太阳演化后的白矮星遗骸的更大轨道上运行。

然而，研究人员也强调，目前下定论还为时过早。由于天文学家尚无法精确测量类似太阳的恒星在生命晚期质量损失的速度，地球的最终命运仍存在不确定性。研究团队参考了红巨星 L2 Pup 的真实质量损失数据，该星的质量与未来的太阳相近，被视为太阳未来演化的参考对象。研究发现，在这种更符合实际的质量损失情况下，地球向外迁移的速度足以避免被太阳吞没，使其“幸存”的可能性略大于“毁灭”。

对于人类而言，这项发现更多是学术上的慰藉，而非现实的解决方案。大多数科学家认为，大约在 10 亿年后，太阳的亮度将显著升高，导致地球海洋蒸发，整个星球变得不适宜居住，这一时间点远早于太阳膨胀成红巨星。尽管届时人类可能已不复存在，但研究地球最终是否能幸存，对于理解行星系统如何随恒星演化而变化具有重要的理论意义。研究人员表示，随着未来对类似太阳的濒死恒星观测数据的积累，这一理论框架将得到进一步完善。研究人员在论文中写道，这将有助于开展关于演化恒星周围行星轨道演化的统计研究，并更精确地约束地球-太阳系统未来的演化过程。这项研究已于今年 6 月发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上。