宇宙万物都在不断地变化,地球当然也不例外,可以想象的是,随着时间的流逝,终有一天,地球不会像现在这样适合我们人类生存,那么,如果不出意外的话,人类还能在地球上生存多久呢?对此,过去曾经有一个较为常见的答案就是50亿年,而之所以这样说,其实是因为太阳。
正如我们所知,太阳的光和热来自于其内部的核聚变反应,其消耗的“燃料”绝大部分都是氢。然而太阳的“燃料”并不是无限的,在大约50亿年后,太阳核心反应区的氢就会消耗殆尽,在那个时候,太阳的主序星阶段就会终结,随后演化成一颗红巨星。
根据已知的恒星演化模型,当太阳演化成红巨星之后,其直径会增加至现在的200多倍,以至于其表面会扩张至地球的公转轨道附近,而这也就意味着,那时的地球很可能被太阳直接吞噬,就算侥幸没被吞噬,也会被“近在咫尺”的太阳烤干。
然而随着研究的深入,科学家发现,太阳留给人类的时间,远远没有50亿年这么多,为什么呢?这是因为太阳自从诞生以来,就一直变亮。
其原理可以简单地描述为,太阳的氢核聚变反应会源源不断地生成氦,由于太阳核心反应区的温度和压力不足以引发氦的核聚变反应,因此这些氦就会不断地堆积,这会使太阳的核心反应区逐渐向外扩张,这种情况就会造成更多的氢在单位时间里参与核聚变反应,从而让太阳慢慢地变亮。
相关研究表明,在太阳诞生之初,其亮度大概只相当于现在百分之70,而根据科学家的计算,随着太阳变亮进程的持续,在10亿年之后,太阳的亮度会在现有基础上再增加百分之10,由于接收到了更强的太阳辐射,那时地球的平均温度将上升到47摄氏度以上,从此不再适合人类生存。
然而这还没完,因为一项发表在《自然·地球科学》的研究表明,地球未来的宜居时间比之前预期的更短,有多短呢?此次研究计算出的结果是:还有大约2.5亿年。
就这样,原本认为的50亿年,变成了10亿年,此次研究计算出的结果,又进一步大幅缩短了地球未来的宜居时间,不得不说,这是令人很难接受的。那此次研究的内容到底是什么呢?实际上,这与地球的板块运动密切相关。
关于地球的板块运动,相信大家都不陌生,简单来讲就是,地球表层的岩石圈分为了若干个板块,在地球内部活动的驱动下,这些板块会以缓慢地移动。
虽然对于我们人类来讲,这些板块的移动速度极为缓慢,但如果把时间跨度拉得足够长,板块运动却可以让地球表面出现巨大变化,在有些时候,板块运动甚至能让地球表面几乎所有的陆地都聚集在一起,形成所谓的“超级大陆”。
在地球的历史中,“超级大陆”曾经多次出现,距今最近的被称为“盘古大陆”(Pangea),其出现时间大约在3.34亿至2.55亿年前之间。研究表明,在此期间,地球的平均温度明显偏高,比现在的地球还高出了大约10摄氏度。
(↑“盘古大陆”)
科学家发现,当时地球大气中的二氧化碳浓度异常偏高,达到了惊人的2100ppm,而正是这些气体所造成的“温室效应”,导致了当时地球上的高温。
这些二氧化碳是哪来的呢?科学家认为,它们来自于地球的内部,具体点讲就是,由于在“盘古大陆”的形成期间,板块之间会出现频繁的碰撞或挤压,因此那时地球上的火山运动就非常活跃,致使那些原本封存在地球内部的二氧化碳被大量的释放出来。
可以预见的是,随着地球板块运动的持续,“超级大陆”在未来很可能会再次出现,那具体是什么时候呢?实际上,这正是此次研究的主要内容。
在研究工作中,科学家利用多年来累积的地球板块运动探测数据,再结合与之相关的理论建立起了计算机模型,在经过大量的模拟之后,得到的最佳结果是:下一个“超级大陆”,会出现在大约2.5亿年之后。
(计算机模拟出的下一个“超级大陆”的大致形状)
科学家表示,在下一个“超级大陆”形成的期间,与“盘古大陆”类似的情况会再次出现,也就是说,那时地球的平均温度又会出明显偏高。
由于太阳的持续变亮,“盘古大陆”形成期间的太阳辐射其实比现在更弱,而在2.5亿年之后,太阳辐射又会比现在更强。
在此基础上,再加上温度上升过程中的正反馈效应(例如温度上升会造成极地冰雪层融化,冰雪融化又会导致地球表面的反照率降低,进而使地球吸收到更多的太阳辐射,推动温度继续上升,而温度的上升又会导致更多的冰雪融化),因此届时地球的平均温度的上升幅度就将会比“盘古大陆”大得多。
根据此次研究的计算,到那个时候,地球的平均温度将会上升至46.5摄氏度,并持续数千万年的时间,而这样的地球,显然不再适合人类生存。当然了,这只是基于地球自然演化的预测,或许我们可以乐观地认为,人类持续进步的科技,应该可以在遥远的未来阻止这种情况的出现。
参考资料:Climate extremes likely to drive land mammal extinction during next supercontinent assembly,Nature Geoscience volume 16, pages 901–908