10亿年后的世界末日：太阳令地球上水分蒸发殆尽

恒星消亡

经过80亿年将氢原子转化为氦原子的时期之后，太阳的下一阶段变得有趣起来。由于氢原子已经耗光，太阳的核心只剩下氦。问题是太阳核心的温度和密度都不够高，无法利用氦原子。

在恒星内部，引力将所有的气体拉向中心处。当恒星还以氢原子为燃料时，氦的生成会制造出足够的外向压力，平衡引力的作用。然而，当恒星核心没有足够的燃料时，引力就开始发挥主导作用。

最终，引力会导致恒星向中心压缩，开始燃烧核心——此时已经充满了氦，成为惰性的氦核——外围的氢气层。氢气层的燃烧显著增加了恒星的亮度。同时，由于中心的压缩，使得恒星外层的部分向外扩展，从而使体积膨胀。体积膨胀的程度超过了发光能力的增加，使恒星表面的有效温度下降，从而使颜色从白-热变成了红-热。因此，此时的恒星变得更亮、更红而且体积更大，我们将其称为“红巨星”。

地球的末日

众所周知，当太阳完全演变成红巨星的时候，地球将无法继续存在。太阳表面很可能会扩张到现在的火星轨道，尽管地球轨道也可能向外扩张一些，但并不足以抵抗太阳的引力作用。届时地球将被太阳吞噬，分崩离析。

早在地球被吞噬之前，地球上的生命就已经迎来末日。甚至早在太阳核心的氢原子耗尽之前，其状态也已经发生了显著的变化。随着氢的消耗，每10亿年，太阳的亮度将增加约10%。亮度的增加意味着地球接收到的热量增加。随着温度升高，地球表面的水将开始加速蒸发。

对太阳来说，亮度增加10%听起来似乎并不是什么大事，但对地球生命而言，这就是灾难性的。10%的能量变化已经足以改变太阳系适居带的范围。适居带是指行星系中适合生命存在的区域，在这一区域内，行星表面可以存在稳定的液态水。

如果太阳亮度增加10%，意味着地球将不再处于适居带内。地球的海洋将蒸发殆尽。当太阳核心的氢完全耗尽的时候，火星将进入适居带内，而那时的地球表面已经因为温度太高已经无法保持液态水的存在。

不确定的模型

太阳亮度增加10%，以及其所引发的地球海洋蒸发，将发生在大约10亿年以后。目前对于这一过程发生的快慢还存在争论。大部分模型认为，随着海洋蒸发，越来越多的水将保存在大气层中，而不是地球表面。水蒸气成为一种温室气体，吸收更多的热量，从而导致更多的海水蒸发，直到地球表面最终干涸，水全部存在于大气层中，但是温度极高。

由于大气层中充满了水，受到来自太阳高能射线的轰击，大气层最顶部的水分子会不断分解，以氢原子和氧原子的形式逃逸到太空，最终使地球的水完全消失。

目前众多模型的争论点在于，地球到达这一阶段的速度会有多快。有的模型指出，地球将在10亿年这个点之前变得不适合居住，因为在地球升温的同时，岩石、海洋和板块构造的互相作用会使水分干涸变得更快。还有的模型认为，生命或许能够支撑比10亿年更长一点的时间，因为不同的生命形式所需的条件不同，板块构造的活动也会周期性地释放一些关键化学物质。

地球是一个复杂的系统，没有任何模型可以完美匹配。不过，地球生命繁荣的时间很可能不到10亿年了，星际移民将是我们必然面临的选择——如果人类还存在的话。

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