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當末日到來時

在人類文明中,關於「末日」的預言存在了幾千年之久,給人們帶來過恐慌,但一次次被證明是無稽之談。可是,宇宙有生有滅,總有一天,星辰的變動會影響我們居住的環境,末日會在那個時候到來。當末日到來時,我們的地球會怎樣呢?


在人類文明中,關於「末日」的預言存在了幾千年之久,給人們帶來過恐慌,但一次次被證明是無稽之談。可是,宇宙有生有滅,總有一天,星辰的變動會影響我們居住的環境,末日會在那個時候到來。當末日到來時,我們的地球會怎樣呢?

當末日到來時


末日什麼時候來


讓我們先保持樂觀。假設我們能夠成功避開自作孽導致的核能浩劫,躲開能夠消滅地球生命的超大號小行星撞擊,也能夠在周圍其他超新星爆發產生的致命輻射下頑強地活下來,那麼我們就能撐夠60億年,目睹太陽變成一顆紅巨星。那時,太陽會不斷膨脹,最終會膨脹到地球軌道附近,把我們的藍色星球烤化掉。


60億年,聽起來好像還挺久的嘛。但事實上,末日的到來要比60億年這個期限早得多。

從某種意義上來說,地球在太陽系所處的位置其實挺危險的。太陽系存在一個圍繞太陽的環形宜居帶,這裡與太陽的距離恰到好處。在此區域範圍之內,不太熱,也不太冷,星球表面可存在液態水,大氣中也能夠有足夠的二氧化碳,讓植物有條件進行光合作用。我們這些肉身凡胎在這樣的環境中才能夠生存、繁衍。這個宜居帶有多寬呢?據科學家最新計算,這個寬度在0.99到1.15個天文單位(1個天文單位就是地球到太陽的距離),地球勉勉強強擠進了宜居帶之內,不過與環形宜居帶的內緣太近了,只有日地距離的1%。如果不知道因為什麼原因,哪裡出了意外,地球和太陽的距離變得更近了,那麼美麗的藍色星球也就要和幸福告別了。


悲哀的是宜居帶的內緣還在不斷向外推進,也就是說,我們離生死的邊界越來越近。太陽是個充滿了氣體的大球,所有的氣體因為太陽的引力而凝聚。在太陽的中心,極端的高壓和高溫能夠融化氫原子的原子核,把它轉化為氦,這也就是核聚變過程。通過核聚變,4個氫原子變成了1個氦原子。隨著這樣的聚變不斷發生,每產生1個氦原子,就會減少3個原子核。隨著聚變的進行,原子核數量不斷減少,太陽內核對外的抵抗力量就會越來越小。相應地,太陽的外層對內的壓力就顯得越來越大,會向內擠壓太陽的內核,導致內核的壓力、溫度以及聚變速率增加,使得太陽的亮度每10億年增加10%。


二氧化碳具有保溫的作用,就像是蓋在地球身上的一床被子。從某種程度上來說,隨著太陽的亮度和溫度不斷升高,地球大氣中二氧化碳的濃度會下降。這是因為,地球氣溫升高會加速水與硅酸鹽岩石的反應,而在這種反應過程中會吸收空氣中的二氧化碳。大氣中二氧化碳降低,保溫作用自然就減弱了,於是面對高溫的我們就能再多忍一陣子,通過這種方法保持的地表溫度仍然能夠適合生存。

當末日到來時


植物的淪陷


就算如上面說的那樣地球能夠為我們再爭取多一點時間,但還是會遇到很多問題。最終,越來越溫暖的陽光會使二氧化碳降到很低的水平,導致植物開始死亡。首先遭殃的是C3植物,比如大麥、小麥、燕麥、水稻、大豆、豌豆、椰子、香蕉、土豆、棉花以及大部分樹木。之所以稱它們為C3植物,是因為在這些進行植物光合作用的過程中,二氧化碳中碳元素轉化的初級產物會涉及到含有3個碳原子的化合物,地球上大部分植物都是C3植物。人類文明在極大程度上依賴著這些C3植物,這些植物的產值佔據了全球農業產值的85%。在2億年之內,空氣中二氧化碳的濃度會從現在的0.4‰下降到0.15‰,到時候這些C3植物都會死翹翹。


另一類植物是C4植物,C4植物在光合作用過程中首先會形成含4個碳原子的化合物。常見的C4植物包括玉米、高粱、小米、甘蔗以及雜草。儘管C4植物只佔植物種類的3%,但是它們完成了地球上25%的光合作用,這些生命似乎比C3植物更為頑強。未來,當C3植物紛紛死去,我們可能得通過基因工程將一些C3植物轉化成C4植物,增加C4植物的種類,以此來維持生存。


現在人們已經開始研究如何把C3植物轉化成C4植物,如果這一創新成功的話,在現有條件下轉化後的植物能夠增產50%。到了空氣中二氧化碳降至0.1‰的時候,C4植物會是我們的救命稻草。人們認為C4植物的產生就是自然進化對於不斷降低的二氧化碳所產生的應對機制。很有可能當C3植物滅絕之後,C4植物就會興盛起來,徹底取代C3植物在生態系統中的位置。


不幸的是,在C3植物滅亡3億年之後,C4植物也會滅亡。到時候大氣中二氧化碳的濃度已經不足0.01‰,地球上沒有植物能夠幸免於難。

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蟑螂都活不下來


目前,地球大氣中的氧氣都是靠光合作用產生。一旦植物消失,停止為地球大氣補充氧氣,動物也會開始死亡。當植物滅亡之後,氧氣會變成一種不可再生資源。大型動物只需要幾萬年就會全部滅絕。體型較小、生命頑強的動物能夠多活些時日。有一些微生物可能會退化為原始的生存狀態,利用硫酸鹽或鐵這樣的物質,而非二氧化碳和氧氣來完成代謝反應,維持生存。

就這樣,5億年之後,沒有人還能存活在地球表面,末日的鐘聲響起了。當大氣中二氧化碳全部耗盡,不能再調節地表溫度,萬事萬物都會變得極熱無比。在10億年之後,地表的平均溫度會從現在的17℃上升到45℃。生物的正常生理活動離不開體內各種酶的催化作用,但是這些酶在高溫環境下會失去活性。當外界溫度長期過高時,大量熱量蓄積在體內,使得生物體的體溫也變得很高,酶無法發揮作用,生化反應停止,造成器官衰竭和系統紊亂,最終任何生命都難逃死亡。

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怎樣逃脫末日魔咒


現在,趁著我們還有能力,趁著末日離我們還沒有那麼近,我們可以儘力做些準備,試試看能否逃脫末日魔咒。


比如,我們可以設法改變地球的軌道。假如我們發射一顆直徑100千米,沿橢圓軌道運動,每5000年靠近地球一次的小行星,而且在此過程中不傷及地球自身,那麼我們或許可以慢慢利用小行星的引力把地球的軌道推移得離太陽遠一點。作為後備計劃,我們還可以在地球背後建一個巨大的太陽帆,把地球拖到離太陽較遠的地方去。這樣的太陽帆會像個巨型的風箏,太陽發出的光子流就像是風,把這個帆吹向離太陽更遠一些的地方。但要想讓太陽帆很好地發揮作用,這個太陽帆的直徑得要有地球直徑的20倍,可質量卻不能超過珠穆朗瑪峰質量的2%(大約1萬億噸)。從原則上來說,這兩個計劃可以讓地球繼續處於太陽系的宜居區域,一直堅持到太陽變成紅巨星。


未來世界對我們是個災難,不過,對於無生命的非生物體,比如機器人,那樣的世界或許是個機遇。說不定,它們會過得比現在更好。


一方面,太陽越來越亮,意味著能夠為地球提供更充足的太陽能。另一方面,到時候,太空天氣也會變得越來越好。太陽就像一個永不停歇的發電機,不停地自轉,產生巨大的磁力風暴,擾亂通信和網路,造成電網超負荷,損壞軌道衛星。1989年曾爆發過這樣的太陽風暴,導致加拿大魁北克大部分地區電力故障。目前,這樣的風暴大約每100年會發生1~2次。但是隨著太陽變老,它的自轉速度會越來越慢,磁力風暴也會相應減弱。所以說,對機器人來說,這樣的環境反而更適合它們生存。


鑒於這些情況,我們人類不妨直接把我們自己的全部意識上傳給機器人。以另一種形態在未來的險惡地球環境中生存。要完成這一設想,需要非常高端的計算資源,需要徹底參透神經科學,需要我們的知識和技術實現巨大飛躍。如果這一切要求都能夠得到滿足,那麼到時候,我們就能把我們的生物「硬體」——皮囊丟掉,活在一個個機器人的軀殼下。這樣或許也不是件壞事吧?趁末日還沒到,我們還可以抓緊時間好好想想怎麼把自己塞到機器人的身體里。


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