逃離世界末日

邁克爾·哈恩+丹尼爾·伍爾夫·薩文++于巧峰

讓我們樂觀地假設(shè)我們可以設(shè)法避免自己造成的原子能大屠殺、毀滅性的行星撞擊，或者來自附近的超新星的致命輻射。這樣，我們還有60億年的時(shí)間，那時(shí)，太陽會(huì)變成紅巨星，膨脹到地球的軌道，熔化掉我們所在的星球。這聽起來是很長的時(shí)間，但不要太放松，世界末日的到來會(huì)比這快得多。

從某些方面來看，地球位于太陽系中一個(gè)很不穩(wěn)定的位置上。在一個(gè)特定范圍的軌道距離里，行星表面既有液態(tài)水（這被認(rèn)為是生命所必需的），也有足夠的二氧化碳來進(jìn)行光合作用。這個(gè)范圍被稱為光合作用可居住區(qū)域。地球僅僅是在太陽的可居住區(qū)域里繞軌道運(yùn)行。一些科學(xué)家估計(jì)，其內(nèi)緣位于750萬千米之外，僅有地球和太陽之間的距離的5%。

而且那個(gè)內(nèi)緣正在外移。我們的太陽是一個(gè)由自身重力將氣體聚合在一起的巨大球體。在它的內(nèi)部，巨大的壓力和熱量讓氫聚變?yōu)楹ぁ?個(gè)氫原子形成1個(gè)氦核。每形成一個(gè)氦核，太陽的核子就會(huì)減少三個(gè)，核心的外在壓力也會(huì)降低（因?yàn)榘大w積來計(jì)算的話，壓力與核子的數(shù)量成正比）。這樣，太陽的外層會(huì)更嚴(yán)重地?cái)D壓其核心，增加其壓力、溫度和融合率，因此太陽的亮度每10億年會(huì)增長10%。

地球應(yīng)對太陽亮度不斷增加的的方式之一是減少保溫層的厚度，保溫層由大氣中的二氧化碳組成。地球氣溫上升會(huì)加快水和硅酸鹽巖石之間的反應(yīng)，從大氣中吸收二氧化碳。

最終，不斷變暖的陽光將導(dǎo)致二氧化碳降到非常低的水平，以至于植物開始死去。首先死去的是C3植物，之所以這么稱呼它們，是因?yàn)樗鼈兊墓夂献饔眠^程涉及一個(gè)含3個(gè)碳原子的分子。大多數(shù)植物都是C3類植物，包括小麥、水稻、大麥、燕麥、大豆、花生、椰子、香蕉、土豆、棉花和大多數(shù)的樹木。在大約2億年的時(shí)間里，當(dāng)二氧化碳濃度低于0.15‰時(shí)（現(xiàn)在是0.4‰），C3植物將會(huì)消失。

文明主要依賴于C3植物，按照美元價(jià)值來計(jì)算的話，全球約85%的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值來自C3植物。另一類植物是C4植物，它們的光合作用形式涉及4個(gè)碳原子，在很多情況下更有效率。盡管C4植物僅占植物物種的3%，其光合作用卻占到了地球上總光合作用的25%。我們可以利用基因工程擴(kuò)大C4植物的列表?，F(xiàn)有的C4植物包括玉米、高粱、小米、甘蔗以及一些草本植物和雜草。

我們已經(jīng)做出努力希望把大米從C3植物轉(zhuǎn)化為C4植物，這樣，在當(dāng)前的條件下可以使大米增產(chǎn)約50%。在二氧化碳濃度下降到0.1‰時(shí)，地球上唯一的大米將是C4大米。C4植物被認(rèn)為是植物隨著大氣中二氧化碳含量的降低而做出的進(jìn)化。很可能，隨著C3植物的相繼死去，C4物種將繼續(xù)自然擴(kuò)張，以填充生態(tài)系統(tǒng)中新開啟的生態(tài)環(huán)境。

不幸的是，在C3植物消失之后約3億年的時(shí)間里，C4植物也會(huì)消亡。因?yàn)楫?dāng)二氧化碳濃度低于0.01‰時(shí)，沒有任何一種植物能夠存活下去。

一旦植物消失，不再補(bǔ)充大氣中的氧氣，動(dòng)物將消失。目前地球上的氧氣還沒有已知的重要非生物來源。一旦植物消失了，氧氣將成為不可再生資源。大型動(dòng)物在幾百萬年內(nèi)就會(huì)窒息而死，小型的、更堅(jiān)韌的動(dòng)物可能會(huì)存活更長一些時(shí)間。某些微生物種可能會(huì)利用代謝反應(yīng)幸存下來，因?yàn)榇x反應(yīng)不依賴于二氧化碳和氧氣，而是使用硫酸鹽或鐵等材料。

來看這些數(shù)字：在區(qū)區(qū)5億年左右的時(shí)間里，將沒有人類能夠存活在地球上，至少一些假想的受控環(huán)境之外不會(huì)有人生存。事情會(huì)變得更糟。大氣中的二氧化碳消失之后，不能再調(diào)節(jié)地球的表面溫度，地球會(huì)變得非常熱。大約10億年后，地球表面平均溫度將從當(dāng)前的17℃增加至45℃以上。重要的生化過程在溫度達(dá)到45℃以上時(shí)就會(huì)關(guān)閉，使得地球的大部分地方無法居住，動(dòng)物需要遷移到較冷的兩極去生存；但在15億年后，兩極也會(huì)太熱，連蟑螂也不能幸免于難。

現(xiàn)在，我們可以做幾件事情來延緩我們的死期。比如，我們可以移動(dòng)地球的軌道。如果我們發(fā)射一枚直徑100千米的小行星，讓它繞著太陽以一個(gè)橢圓軌道運(yùn)行，每5000年接近地球一次，就可以用引力慢慢地推動(dòng)地球軌道遠(yuǎn)離太陽，但要保證它不會(huì)發(fā)生意外而撞上地球。還有一個(gè)不那么危險(xiǎn)的選擇，我們可以在地球后面建立一個(gè)巨大的太陽帆，讓這個(gè)帆拖著地球遠(yuǎn)離太陽。這個(gè)太陽帆就像一個(gè)風(fēng)箏，來自太陽的光子是風(fēng)，而太陽帆和地球之間的引力則是線。帆的直徑需為地球直徑的20倍，但質(zhì)量只需是珠穆朗瑪峰的2%，即1萬億噸。原則上，這樣的策略可以讓地球保持在適于居住的區(qū)域內(nèi)，直到太陽膨脹成一顆紅巨星。如果其他文明已經(jīng)建造了這么大的太陽帆，我們可以使用目前用于尋找系外行星的光度檢測技術(shù)來探測它。

另一個(gè)生存選擇是更復(fù)雜還是更簡單取決于你的視角。未來的地球?qū)Ψ巧锷鼇碚f實(shí)際是一個(gè)美好的家園——比現(xiàn)在的地球更好。首先，明亮的太陽將提供更豐富的太陽能，天氣也會(huì)更好。

太陽就是一個(gè)發(fā)電機(jī)，每24天左右繞軸旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生的巨大磁暴會(huì)破壞地球的通信網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致電網(wǎng)超載，并損害軌道衛(wèi)星。現(xiàn)在的機(jī)器人需要擔(dān)心它們的電路被太陽風(fēng)暴燒焦， 如1989年導(dǎo)致魁北克大部分地區(qū)電源故障的大型太陽風(fēng)暴。據(jù)估計(jì)，目前這種風(fēng)暴大約每100年發(fā)生一次或者兩次。但隨著太陽年齡不斷增大，這種旋轉(zhuǎn)會(huì)減速，磁暴也會(huì)減弱。

鑒于這些事實(shí)，我們?nèi)祟惢蛟S只需決定把自己上傳進(jìn)機(jī)器，就可以在將來這個(gè)糟糕的地球上過得相對舒適一些。這要求先進(jìn)的計(jì)算資源和對神經(jīng)科學(xué)更深入的了解?，F(xiàn)在沒有已知的基本原因可以解釋為什么我們不能把我們的生物硬件替換成機(jī)器零件，或許在未來的幾百萬年時(shí)間里我們會(huì)找到答案。