指甲盖大小的黑洞能否吞噬地球？过程超乎想象！

本文基于回答网友邀答的问题，见截图：

首先，我们要确定这个指甲盖是指黑洞的哪方面尺度。从现在科学对黑洞的认知来看，黑洞实质是指一个曲率无限大、温度无限高、密度无限大、体积无限小的奇点，不管这个黑洞质量有多大，这个奇点都是无限小，因此如果是指黑洞这方面的性质来说，就不存在指甲盖这么大的黑洞。

但黑洞还有另一个可测算性质，就是黑洞会围绕着这个奇点，形成一个球形空间，这个球形的边界就是黑洞视界，又叫事件视界，是人类可认知事物与不可认知事物的分水岭。在这个视界之外，是人类可观测可认知的；一旦进入了这个视界，一切都化为乌有，连光也无法逃逸，人类现代物理理论在这里失效，因此无法认知。

理论上所有进入这个边界后的任何物质，包括光，都被吸进了那个无限小且具有无限曲率的奇点里了。

事件视界又叫史瓦西半径，半径大小是与黑洞质量成正比的。计算史瓦西半径的公式为：R=2GM/c^2。这里的R表示史瓦西半径，G表示万有引力常数；M表示天体质量；c代表光速。根据这个公式，知道了黑洞质量，就可以计算出史瓦西半径大小，反之，观测到了黑洞的史瓦西半径大小，就可以计算出这个黑洞质量。

太阳这么大质量的黑洞，史瓦西半径约3000米。如果说指甲盖大小的黑洞，是指这个黑洞的史瓦西半径大小，那么就可以计算出这颗黑洞的质量。但指甲盖大小也不同，大人与小孩、男人与女人、大拇指与其他指头的指甲盖大小都不一样。因此我们只能大致确定一个参数，这个指甲盖约为1厘米。

也就是说，这颗黑洞的事件视界直径为1厘米，那么，史瓦西半径就是0.5厘米。根据上述公式计算，史瓦西半径0.5厘米的黑洞，质量约为3.37*10^24kg，这个质量约为地球的0.56倍。地球质量约为5.965×10^24kg，如果被压缩成一颗黑洞，其史瓦西半径约为0.897cm。

根据现有理论，这种黑洞在宇宙中是不存在的，或者说至少现在还没有发现这种黑洞存在。现在的理论认为，黑洞只有两种，要么特大，要么极小。

超大质量黑洞有两种，一种是宇宙初期，巨大的星云直接坍缩而成，经过亿万年吸积越长越大，直到今天达到太阳质量的数百万乃至上千亿倍；一种是大质量恒星毁灭后留下的尸骸，至少要30倍太阳质量以上的恒星，演化末期发生超新星爆发，之后在核心留下一颗约3倍太阳质量以上的黑洞，这种黑洞最小的约为太阳质量的两三倍，最大的约为太阳质量的一两百倍。

迄今发现最小的恒星级黑洞质量为太阳的3倍，坐落在麒麟座方向，被称为“独角兽”黑洞，距离我们仅为1500光年；最大恒星级黑洞是于2023年11月23日发现的，科学家们通过引力波观测，发现两个恒星级黑洞合并，原始黑洞质量分别为太阳的137倍和103倍，合并后最终形成一个巨型恒星级黑洞，质量约为太阳225倍，该事件代号为 GW231123 。

这种“巨型”恒星级黑洞，相比那些坐落在星系中心的黑洞，就是小儿科的小儿科了，这些星系中心黑洞，最小的也有数百万颗太阳质量。比如银河系核心的黑洞质量约为太阳的440万倍，仙女星系中心黑洞质量约为太阳的1亿倍，M87星系中心黑洞质量约为太阳65亿倍，TON618类星体中心黑洞质量约为太阳的407亿倍等等。而坐落在凤凰星系团中心的凤凰A（Phoenix A），质量则达到太阳的上千亿倍，是迄今发现质量最大的黑洞。

有理论认为，宇宙中存在着大量大爆炸初期遗留下来的微型黑洞，又称作量子黑洞或迷你黑洞，史瓦西半径小于1纳米。甚至有理论认为，这种黑洞或是暗物质的重要组成部分。但迄今为止，尚无任何观测证据。

而地球这种质量的天体，是无法被压缩为黑洞的，因此，理论上并不存在这种质量的黑洞。但既然有人硬要问这样一个问题，那我们就事论事来讨论一番，作为茶余饭后的科普话题。

在宇宙中，黑洞就是顶级老大，或者说是天体死亡后的顶级尸骸，但这种尸骸死而不僵，还会诈尸，不管多厉害的天体遇到了也只有被吞噬命运。因此，虽然一个只有0.5厘米的小黑洞飞来地球，也将是末日来临，毁灭将无可避免。

通过科学建模，我们来描绘一下这个末日是怎样降临的：

星际天体的典型速度约在每秒50~200公里范围，假设这颗黑洞进入太阳系的速度为每秒100公里，忽略掉太阳引力对黑洞的拉扯作用，也忽略因各大行星引力摄动对黑洞轨道的干扰，以及途经小天体和尘埃被吸积的干扰，一直按每秒100公里的速度直冲地球而来，会怎样呢？

这种速度从1光年半径的奥尔特云带飞到地球需要耗时近3000年。也就是说，这颗黑洞现在进入了太阳系，地球还可侥幸存活近3000年。

但此时影响已经发生了，不过前期的影响与一颗正常天体的闯入没多大区别，主要是引力摄动导致天体轨道发生改变，一些靠近的小天体被黑洞吞噬或引力抛射，可能导致奥尔特云带的彗星、小行星飞往内行星的概率大大提升，增加地球受到撞击的机会。

问题是如果这颗黑洞朝着地球直奔而来，凭着每秒100公里的速度，这些被黑洞引力抛射的小天体未必能先于黑洞到达地球。因此，可以说这些影响可被人类观测到，但并不一定直接影响到。

一直到这颗黑洞进入到木星轨道后，对地球的干扰才逐渐明显起来。这时的主小行星带小行星的轨道已经完全混乱，那些被黑洞引力抛射速度快于黑洞本身飞来速度的小天体，很可能导致地球被撞的几率大大增加。虽然黑洞引力与同等质量天体是一样的，但由于其体积超小，形成的潮汐力梯度是普通天体的百万倍，随着距离越来越近，这种梯度影响越来越大。

黑洞对地球的潮汐力影响，导致地球轨道离心力增加，地球自转轴倾角变化加剧，季节紊乱，气温急剧升高，极地冰盖迅速融化。但由于黑洞过来的速度太快，从木星轨道到达地球只有七八十天，人们来不及感受到这些变化，毁灭就突然到来。

当黑洞到达距离地球只有一个天文单位（约1.5亿公里）时，影响骤然加剧了。

此时黑洞到达地球的倒计时只有17天，随着时间推进，人们会越来越强烈地感受到异常，主要是黑洞引力会导致的地球离心率、近日点与远日点温差、地表水蒸发、农作物绝收、小行星撞击增加等，但这些后果来不及显现，只能看到海水潮汐越来越大，沿海城市被冲天海浪周期性淹没，地表温度日益升高，生态开始崩溃。

第5天，黑洞距离地球约1亿公里，地球平流层臭氧完全被破坏，紫外线辐射致死量超限，地球气温逐步上升，到第10天上升15°C，生物从零散死亡到大面积死亡。

第12天，黑洞距离地球约5000万公里，全球电网因磁暴瘫痪，地表温度升至50°C，人类和生物大量死亡；随后黑洞吸积盘释放的X射线功率越来越强，电离了平流层臭氧，紫外线强度越来越大，地表生物DNA损伤率不断攀升，被照射动物不断死亡；月球轨道偏心率超0.9，表面潮汐隆起高度达1公里。

第15天，黑洞距离地球2000万公里，潮汐力导致地球形变，海洋潮差增至80米，沿海城市被周期性淹没；高层大气以每秒10^15kg的速率被不断剥离；海洋pH值降至4.5，所有海洋生物，包括仅存于深海热泉的极端嗜热菌（如Strain 121）因水温超过150°C而灭绝。

第16天，黑洞距离地球约1000万公里，潮汐力使地球变形加剧，赤道直径膨胀8公里，两极被压缩5公里，引发遍布全球的里氏7级以上地震和火山大暴发；大气加速逃逸，大气压降到50kPa，哺乳动物因缺氧全部死亡，海洋迅速蒸发，所有多细胞生物全部灭绝；随之，最后幸存的地下微生物（如耐辐射奇球菌）灭绝。生命从此在地球消亡。

月球被撕裂，碎片形成环绕地球的临时环系，表层岩石以每秒1公里速度坠入地球，形成地球全球火流星。

第16.5天，距离地球约700万公里，地球出现解体前兆，随着不断靠近，全球地震火山爆发加剧，距离100万公里时，地球两极物质开始喷射，岩浆喷发覆盖地表70%，两极喷发物质形成等离子体喷流，达到每秒800米，形成长3万公里的硅酸盐等离子体流。

第16.9天，黑洞到达地球洛希极限（约9500公里），地球全部解体，地壳碎裂成100公里大小碎块，地核暴露，形成铁镍流体高速抛射，地核压力骤降引发超新星式爆炸，抛射物质形成温度500万K的初级吸积盘。

第17天，黑洞与地球融合，30分钟内地球全面解体，形成初级吸积盘；5小时内形成围绕黑高速吸积盘，宽度可达300公里，内沿转速达到光速的10%，外沿转速达到每秒数千公里，物质高速碰撞摩擦，形成喷射流和强光、X射线、γ射线，辐射峰值时亮度达到太阳10亿倍，温度达到1.2亿K。

黑洞要完全吞噬掉地月残渣需要多久，现有理论无法确定，或者需要数天，或者需要数千万乃至上亿年。由于黑洞吃相难看，并不会将物质囫囵吞枣全部吞下，而是一边吃，一边不断以能量辐射和喷射流方式向太空转移质量，这些损失的质量约为21%，这样最终地月被完全吞噬后，黑洞质量长大到地球质量的1.36倍，成为一颗史瓦西半径约为1.22cm的黑洞。

这颗黑洞没有了吸积盘，就很难看到了，除非通过引力透镜方式观测。黑洞将继续影响着太阳系的命运：

如果这颗黑洞从此留在地球轨道的话，由于其质量加大以及潮汐力作用，将引发行星轨道渐进性偏移，金星和火星环境气候条件会发生很大改变，小行星撞击的风险激增；如果继续在太阳系游走，最终将吞噬掉太阳系所有星球，包括太阳。

以上描述，只是假设一颗0.56倍地球质量黑洞，高速闯入太阳系，并直通通来到地球的简单线性描述。事实上，真有这样的黑洞闯入，是不会这样直通通过来的。在各大天体引力作用下，很可能要走许多弯路，也可能一路吞噬各种小天体甚至行星，这样来到地球的时间会更晚，人类感受到的灾难和恐惧会更多，但又束手无策，只能眼睁睁等待着死亡降临。

如果真有一颗这样的黑洞闯入太阳系，可以断定就是太阳系的末日。不过，这种事情至少目前还没有任何迹象会发生，该吃吃该喝喝，本文只是给大家送上一个科普话题。本文属于通俗科普，并非严格科学论文，因此一些计算描述并非精确，欢迎批评讨论。

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