為太陽(yáng)“延年益壽”

遙望整個(gè)宇宙，人類(lèi)是如此的幸運(yùn)，我們生活的地球可能是唯一存在生命的星球。太陽(yáng)正值壯年，地球和太陽(yáng)的距離又恰到好處，才有能夠孕育生命的良好環(huán)境。

不過(guò)，隨著太陽(yáng)燃料的逐漸減少，它已經(jīng)走過(guò)了自己一半的青春歲月。再過(guò)50億年，太陽(yáng)將會(huì)結(jié)束自己最后的呼吸，經(jīng)過(guò)超新星爆發(fā)后，留下一具尸體——致密的白矮星。

為了延續(xù)生命，人類(lèi)必須想出一些辦法來(lái)。那么，我們能否將太陽(yáng)的壽命延長(zhǎng)數(shù)十億年甚至上萬(wàn)億年呢？

方案一：添加燃料

太陽(yáng)主要由氫和氦組成，氫在太陽(yáng)內(nèi)核的高溫高壓下聚變成氦，并釋放出能量。如果太陽(yáng)快沒(méi)燃料了，那就讓我們?cè)偌狱c(diǎn)吧！太陽(yáng)系有四顆主要組分為氫的氣體巨行星，也許我們可以把它們?nèi)拥教?yáng)里？

實(shí)際上，這種想法在延長(zhǎng)太陽(yáng)壽命方面適得其反。雖然把這些氣體行星扔到太陽(yáng)里會(huì)給它提供更多的燃料，但是額外的質(zhì)量會(huì)增加太陽(yáng)內(nèi)部的引力壓力，引力坍縮釋放能量，導(dǎo)致內(nèi)核的溫度更高，燃燒速率更快，其實(shí)減短了太陽(yáng)的壽命。如果我們將所有的氣體行星扔向太陽(yáng)，它的壽命會(huì)縮短約3000萬(wàn)年。當(dāng)然，放入太陽(yáng)的質(zhì)量越多，太陽(yáng)的壽命就越短。

方案二：減少燃料

如果增加質(zhì)量會(huì)降低太陽(yáng)的壽命，那么也許我們可以做相反的事情來(lái)延長(zhǎng)它的壽命——找到一種方法，吸走太陽(yáng)里所有的氦和大部分的氫。

恒星的質(zhì)量越小，壽命越長(zhǎng)。紅矮星是宇宙中數(shù)量最豐富的恒星類(lèi)型，它們的質(zhì)量很小，最大也不超過(guò)太陽(yáng)質(zhì)量的一半，因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)比較溫和，壽命也相對(duì)較長(zhǎng)。最小紅矮星的壽命估計(jì)超過(guò)5萬(wàn)億歲，是現(xiàn)在宇宙年齡的350多倍。如果我們將太陽(yáng)質(zhì)量變成一顆紅矮星的質(zhì)量，理論上，它可以存活上萬(wàn)億年。

然而，這個(gè)解決方案有幾個(gè)問(wèn)題。首先，小太陽(yáng)的紅外輻射少、光照不強(qiáng)，宜居帶要離太陽(yáng)近很多，因此，我們需要讓地球更接近太陽(yáng)。然而，即便是我們能找到這樣做的方法，距離恒星太近的行星很容易被潮汐鎖定，在這個(gè)過(guò)程中，行星只能用一面向著紅矮星。這種現(xiàn)象可能會(huì)使地球的一邊變成焦土荒原，另一邊變成貧瘠的苔原。此外，紅矮星的太陽(yáng)耀斑非常強(qiáng)烈。由于內(nèi)部核聚變活動(dòng)比較小，所以它的表面比較冷，導(dǎo)致表面活動(dòng)性不強(qiáng)，它內(nèi)部產(chǎn)生的熱量不容易到達(dá)表面，必須找到突破口才能?chē)姲l(fā)出來(lái)。在一定的時(shí)間尺度上，紅矮星會(huì)像火山噴發(fā)一樣，發(fā)生太陽(yáng)耀斑現(xiàn)象，地球的磁場(chǎng)也不能幫助我們避開(kāi)毀滅性的打擊。因此，將太陽(yáng)縮得太小可能不是一個(gè)好主意。

不過(guò)，如果我們只提取太陽(yáng)質(zhì)量的20%，使其剛好處于G型星（質(zhì)量在0.8到1.2個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之間）的下限，就可以避免潮汐鎖定和致命的耀斑問(wèn)題，同時(shí)將太陽(yáng)的壽命延長(zhǎng)6億年。屆時(shí)，金星會(huì)處于太陽(yáng)系的宜居帶，地球的生命需要轉(zhuǎn)移到那里。然而，僅僅延長(zhǎng)太陽(yáng)6億年的生命，也許還不值得我們?nèi)绱舜筚M(fèi)周折。

方案三：氦變回氫

在太陽(yáng)的內(nèi)核里，氫正在不斷地聚變成氦，直到有一天，氫消耗殆盡，太陽(yáng)幾乎完全由氦組成。既然我們不能增加質(zhì)量，也不能減少質(zhì)量，那么如果我們自己來(lái)把太陽(yáng)的氦分裂成氫，讓它無(wú)限期地存活下去呢？

太陽(yáng)核心的聚變是由質(zhì)子-質(zhì)子鏈控制的，6個(gè)氫原子（質(zhì)子）經(jīng)過(guò)一系列的步驟，形成一個(gè)氦4原子（2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子）與兩個(gè)“新”的質(zhì)子。如果我們分裂氦4原子，自由的中子會(huì)迅速衰變?yōu)橘|(zhì)子和電子，我們就回到了聚變反應(yīng)的起點(diǎn)（即6個(gè)質(zhì)子）。如果能找到分裂太陽(yáng)中心氦4原子的方法，太陽(yáng)就能一直進(jìn)行質(zhì)子與質(zhì)子的聚變。

然而，在相同質(zhì)量的情況下，氫核聚變所產(chǎn)生的能量不夠氦核裂變所需要的能量，這也是太陽(yáng)中心反應(yīng)不可逆的原因。打破相同質(zhì)量的氦原子核中粒子間的約束所需的能量，比相同質(zhì)量的氫核聚變反應(yīng)釋放的能量高出6%，這意味著：即使我們將氫核聚變產(chǎn)生的所有太陽(yáng)能用于分裂氦，氦的產(chǎn)生速度還是會(huì)稍大于氦分裂的速度，氦還是會(huì)繼續(xù)累積。因此，如果該方法能夠?qū)崿F(xiàn)，太陽(yáng)的壽命可以延長(zhǎng)大約1萬(wàn)億年，而不是無(wú)限期延續(xù)。

10億年是很長(zhǎng)的一段時(shí)間，我們不知道在這樣的時(shí)間尺度內(nèi)技術(shù)會(huì)進(jìn)步到哪種程度，或者人類(lèi)會(huì)變成什么模樣，也許我們最終有能力延長(zhǎng)太陽(yáng)的生命。大概只有時(shí)間能夠?yàn)槲覀兘獯鹨磺小２贿^(guò)，為了讓智慧生命和星球文化延續(xù)，我們還要繼續(xù)帶著疑問(wèn)和想象去探索未知。