最終讓地球走向滅亡？也會讓生命走向滅絕？全球變暖的鍋

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群星璀璨、萬物有理

人們喜歡把地球看作是最適合生命生存的地方，因為它滿足了目前我們所知適合生命生存、繁衍和繁榮數十億年的所有條件。畢竟地球大氣層厚薄適中，表面又有液態水存在。海平面上壓力和溫度的結合讓水存在成為可能。

圖片：ISS Expedition 7 Crew, EOL, NASA, via

幸運的是地球生命並不只能依賴於地球與太陽之間這段合適的距離（天文學中稱為宜居帶）。銀河系中太陽與其他許多恆星相比並無特殊，但與那些在天空中發出短暫光芒的恆星又大不相同，我們的太陽將在銀河系中穩定地燃燒數十億年（一百億年，目前已過半，還能再燃燒50億年）。如果太陽以目前的亮度照射地球，地球所做的就只是白天吸收太陽光晚上輻射回去；那麼根據物理定律地球表面的溫度應該是：255開爾文（- 18°C / 0°F）。

圖片： ESA/IPEV/PNRA–B. Healey, via

你可能已經意識到這並不是地球上的平均溫度，我們所處的世界比這個平均溫度要暖和得多。覆蓋在地球表面的雲層、二氧化碳和水蒸氣吸收了從地球表面釋放的紅外線，讓地球保持在了更為溫暖的33°C(59°F）。數十億年前地球的大氣中甚至含有能夠容納更多熱量的甲烷。雖然一般認為地球變暖不是一件好事，但在幾十億年前，這是不可或缺的。

恆星獲得能量的方式來自於其核心核聚變：例如太陽就是通過燃燒將氫轉化成氦獲得能量。當核心溫度升高時，聚變的速率就會增加，恆星燃燒產生的溫度也就更高。在大多數情況下認為質量越大的恆星燃燒產生的溫度也越高(因為燃料燃燒的速度更快)。但隨著恆星衰老，越來越多的氫轉化為氦，核心也開始收縮。當然引力收縮會釋放能量，但這些能量無處可去，所以只能被限制在恆星的核心，從而導致核心的溫度升高。

圖片：Wikimedia Commons user Kelvinsong

把這一切放在一起來看，得到了一個不容忽視的結論：隨著恆星年齡的增長，它燃燒的燃料越來越多，釋放出的能量也會越來越多！太陽系誕生45億年後的今天，太陽比早期釋放的能量多了20%。如果不是因為大氣層的溫室效應，早期的地球會像今天的火星一樣被寒冰覆蓋。隨著時間的推移，太陽將持續升溫。這種影響不是用幾百年、幾千年甚至幾百萬年的時間尺度來衡量的，而是數億年。

行星大氣層中的能量主要來自於太陽（恆星）。圖片版權：Wikimedia Commons user RJHall, based on Ribas, Ignasi (2010)

太陽能量增加1%並不是災難性的，但是太陽亮度每1億1000萬年大約就會增加這麼多。在某種程度上10%與30%之間增加並沒有對地球產生災難性的影響是依賴於地球的大氣層。然而地球上的溫度總會到達一個臨界點：表面平均溫度373 k(100°C / 212°F)。換句話說，在某個時刻太陽會變得很熱，以至於海洋沸騰，這就是全球變暖的最終形式。一個太熱的世界，水是不可能存在的；另外地球表面的生命也將不復存在。儘管可能有一些聰明的物種在地球高層（更冷的）大氣中建立一個新的家園。

對這一現象出現時間估計是在一二十億年後，儘管這種估計存在著相當大的不確定性，但我們有足夠的時間來找出一些聰明的解決辦法，比如將地球旋轉到離太陽更遠的氣候更適宜的地方。然而如果不這樣做，任其發展下去，那地球將在不久的將來走向死亡。這也許意味著像紅矮星那樣更冷，更暗(不斷燃燒)的恆星可能比太陽這顆的黃白色恆星更適合建造家園。

圖片：NASA/JPL-Caltech, via

全球變暖將毀滅地球上的生命：不僅僅是人類，也包括地球表面的所有生命，還包括海洋中的生命。從現在開始的10億或20億年後，在太陽變成紅巨星並開始熔化氦之前，地球上的溫度將會比任何我們所知道適合生物生存的溫度高得多。也許我們非常幸運，趕上了太陽與地球的最佳時期，如果寒武紀的爆發或者生物進化稍微慢一點，像我們這樣的智慧生命可能永遠不會在時間場長河中出現。

博科園-科學科普｜文 / Ethan Siegel / Forbes Science / S.W.A.B

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