太阳没了，地球也能活下去？

我们的太阳终有一天会迎来生命的终点——当然，是在数十亿年后。那时，这颗垂死的恒星将膨胀成可怕的红巨星，无情地摧残它的孩子——我们赖以生存的地球，海洋被蒸发，大气被撕裂，直至这颗曾经美丽的蓝色行星被整个吞噬。整个太阳系将失去最后一丝光与热，惟余一颗苍白暗淡的白矮星，为这个小小恒星系过去的辉煌作悼。那之后的又一百万亿年，银河系中的最后一颗恒星也将熄灭，一度璀璨的宇宙岛从此步入永恒死寂的黑暗。这便是我们无可忤逆的命运吗？并非如此！在太阳熄灭后，人类依旧留有存续的希望。近日一位英国研究者的论文指出，只要做足恰当准备，甚至无需离开地球，我们仍能在永夜的尽头点亮文明的火光。

放置在第一拉格朗日点的巨大遮阳罩的想象图，这个遮阳罩能够完全遮蔽住红巨星太阳。人造阳光将从第四拉格朗日点的中继站照射地月系统。图源：Gabriel Harry

后太阳时代

那么，该怎么做？最关键的一步，也是后续一切的前提，便是从红巨星太阳狂暴的光热辐射中生存下来。办法可能远比你想象的简单：把太阳遮住，仅此而已。人类可以建造一个巨型“遮阳罩”，放置在地球与太阳之间，从物理上隔绝威胁。当然这意味着这张罩子的尺寸将无比庞大，如果置在第一拉格朗日点L1（距地球约150万公里），它将遮蔽天空平面上70度，高达3.5万亿平方公里的巨大区域——相当于27000倍地球截面积，也就是1.5个太阳并排放在一起！

为了遮住太阳，得造一个比太阳本身还大的遮阳罩，这未免太过黑色幽默。万幸的是，我们可以把罩子放得离地球近一点，从而减小表面积。将遮阳罩放置在靠近地球、月球轨道外的某个位置，并通过一根长缆绳连接到在L1的一个重物，便能让罩子保持相对地球静止，同时将表面积减少一个数量级，到约0.39万亿平方公里。为了建造这些巨型装置，我们需要挖空矮行星谷神星 40% 的质量来制造 200 万公里长的碳缆绳，以及月球的0.01% 来制造半径 35 万公里的铝制遮阳罩。

现在我们能挺过最初的滔天烈焰了。但这之后，在一个失去了光热的寒冷星系里，人类要如何维持文明的运转？尽管放心，太阳系内的气态巨星们可以提供备用能源。巨量的氢和氦深埋在它们内部，被气压紧密地压缩，为核聚变提供了理想的环境。我们可以将一个反应堆悬浮于木星大气下6500公里，吸收周围的氦-4和氢，通过聚变产生能量；将这些能量传输到木星的第一拉格朗日点，再利用长距离激光，通过数个中继站，最终照射到地球表面。如果将所有气态巨星都用以聚变，地球将能再度沐浴在光芒之下长达910万万亿年。

另一方面，为了不被膨胀的红巨星太阳吞噬，地球还得搬个家。最简单的方法，是让一颗小行星反复掠过地球飞行。每次飞掠都会产生微小的引力弹弓效应，成千上万次的近距离接触后，这将累积成足以改变地球轨道的可观影响，使其逐渐远离红巨星。然而，让一颗大型小行星飞掠地球的风险不容小觑。稍有不慎，人类便有可能步恐龙的后尘。另一种方法是从木星开采氧气，用以向地球发射质量相当于亚马逊河流量一半的氧粒子束。让这束粒子近距离飞掠地球能更安全地产生类似的引力弹弓效应。作为大气的固有成分，即使粒子束不慎直射地球，氧粒子也不会对环境造成危害，而且它会扩散到非常广阔的区域，以至于其撞击大气层时的动能仅相当于一场雷暴。

左图：从木星大气中开采氧气，并将其发射至地球轨道，由位于地球L2点的空间站捕获后再次发射，使其近距离掠过地球。引力弹弓效应将逐步提升地球轨道速度，安全地增大日地距离，从而使地球免于被红巨星太阳吞噬。右图：太阳膨胀为红巨星后，由悬浮于木星大气中的聚变反应堆产生能量，并将其传输至地球表面，以替代被巨型遮阳罩阻挡的阳光。图源：Gabriel Harry

这一时期，地球的板块构造活动也将逐渐停止，这意味着造山运动与生物圈的营养物质循环都将消失。为了维持这一循环，我们可以制造反物质，将其储存在容器中，接着在地壳上炸开一个洞，将容器包裹于熔融的铁水中倒入。这团铁水将用两周时间沉降至地核，届时容器能量耗尽，反物质将与铁发生湮灭，向地球内部释放热量。每天生产并下沉2公斤反物质即可维持地球的板块构造——若以10%的能量效率计算，我们只需相当于目前印度全国太阳能电池板的总产能。

这样一来，地球在太阳发生灾变后也能保障短期的生存。但还不能掉以轻心：在更漫长的时间尺度上，我们还需警惕星系级别的碰撞——银河系中的大型天体可能会向太阳系逼近。在45亿年后仙女座星系与银河系合并期间，这样的风险会尤为突出。利用位于木星第一拉格朗日点的粒子发射装置，可以向太阳北极或南极的正上方或正下方发射一束氢气流。引力弹弓效应将逐渐推动整个太阳系，使其避开任何潜在的碰撞。

为什么我们要留在太阳系？

这听起来确实是个面面俱到的方案。但一个关键的问题是：为什么未来的人类文明不选择移居其他星系，而是留在太阳系内建造这些防护设施呢？

1.让人类在太空中长期存活以及进行星际旅行都极其困难——而这些防护设施则不需要这些。

2.这些防护设施所需的能量比星际移民少一千到一百万倍。

3.移民新行星需要提前将对目的地进行地球化改造的设备送往目的地，这在数百年内都不会产生经济效益。相反，这些防护设施可以复用太空采矿基础设施，并能立即带来经济效益。

4.向整个银河系扩张存在一种隐患：殖民地最终可能发展成与地球人类大相径庭的独立文明。经过足够长的时间，它们将无异于外星人——而这些外星人知道我们在哪里，也知道我们的星球有多么珍贵。相反，留在一个星系内并建造防护设施，能确保社会安全地团结在一起。

通过建造并维护这些防护设施，在长达910万万亿年的时间里，地球上的生命将享有舒适的地质环境、安全、四季、昼夜与繁星之夜——直到100万亿年后，最后一颗恒星熄灭，夜空陷入黑暗。然而，在第二天清晨，太阳将照常升起——在剩余的900万万亿年人造阳光中，地球文明的征程还会继续下去。

图片名称 螺旋星云中的奇特彗星状云结 图片来源:NASA

来源：牧夫天文

原标题：太阳没了，地球也能苟住？

编辑：晨曙

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