◎本報記者 金 鳳

　　地球本身不是一塊堅硬的石頭，地殼下40—70公裏處是熔岩，有點類似於(yu) 雞蛋的結構。如果想驅動1萬(wan) 多座發動機，僅(jin) 耗時百年來推動地球“行走”，發動機對地球產(chan) 生的壓力，是地球承擔不起的，會(hui) 把“雞蛋”的殼擊碎。而如果發動機緩慢加速逐漸達到最大功率，那地球“流浪”的時間將更長，甚至要成千上萬(wan) 年的時間。在“流浪”期間，地球會(hui) 發生什麽(me) 、遭遇什麽(me) ，人類文明又將經曆什麽(me) ，都很難預料。

　　如果太陽危機近在眼前，人類該如何生存下去？地球作為(wei) 目前銀河係中已知的唯一存在生命的星球，時刻接受著太陽的“烤問”。

　　在五六十億(yi) 年後，太陽即將迎來其生命的“終點”，這種“烤問”就會(hui) 變得無比致命。

　　最近大火的電影《流浪地球2》，便是在這種末日即將降臨(lin) 的背景下展開的。影片中，人類試圖借助萬(wan) 座巨大的行星發動機、洞悉一切的量子計算機、高聳入雲(yun) 的太空電梯求得一線生機。

　　那麽(me) ，在現實中，太陽最終會(hui) 對地球造成致命一擊嗎？地球會(hui) 隨著太陽一起衰亡嗎？行星發動機是否真的能推動地球去“流浪”？為(wei) 此，科技日報記者采訪了《流浪地球2》的多位科學顧問、專(zhuan) 家學者，一起解讀有關(guan) “流浪地球”的硬核科學。

　　若太陽走向終結，地球能否幸免於(yu) 難？

　　太陽危機初現，人類攜手迎難而上……《流浪地球2》展現的未來圖景，殘酷卻又激蕩人心。

　　太陽這個(ge) 距離地球約1.5億(yi) 公裏的巨大“火球”，是太陽係中最大的天體(ti) 。大約在46億(yi) 年前，太陽在距離銀河係中心約2.6萬(wan) 光年處，由星雲(yun) 在自身引力作用下坍塌凝聚而成。

　　目前，太陽正處於(yu) 壯年期，在天文上被稱為(wei) 主序星階段，這個(ge) 階段大約會(hui) 持續100億(yi) 年。它為(wei) 地球帶來了光明與(yu) 能量，是生命起源必不可少的因素。但太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射等也時常對人類生產(chan) 生活造成破壞。

　　然而，太陽最終會(hui) 老去，《流浪地球2》的緣起，便是太陽的急速膨脹老化。

　　在銀河係裏，90%以上的恒星最終都會(hui) 演化成白矮星。在它們(men) 的演化末期，會(hui) 吞噬其附近軌道的行星。作為(wei) 一顆“普普通通”的恒星，太陽的歸宿也是白矮星。這是否意味著，太陽周圍包括地球在內(nei) 的行星注定也將被吞噬？

　　“如果行星距離恒星的位置比較近，則被恒星吞噬的可能性很大。”《流浪地球2》科學顧問、中國科學院國家天文台研究員苟利軍(jun) 告訴科技日報記者。

　　不過，“被吞噬”並非行星唯一的歸宿。太陽最後會(hui) 經曆一次行星狀星雲(yun) 的爆發，變為(wei) 一顆白矮星。在白矮星的周圍，原有的行星也是有可能存在的。

　　隨著人類觀測手段的提高，天文學家也的確在白矮星周圍發現了一些圍繞白矮星運行的行星。

　　2020年9月16日，國際權威學術期刊《自然》刊文稱，美國科學家團隊首次公布了一顆木星大小的行星圍繞白矮星旋轉的證據。此外，2022年2月，英國天文學家發現，距地球117光年的一顆編號為(wei) WD1054-226的白矮星附近的“宜居”地帶，也可能存在著一顆行星。

　　地球是否可以逃離，躲避“太陽危機”？

　　2078年，地球將遭遇太陽“氦閃”危機，是電影中人類決(jue) 定“流浪”的關(guan) 鍵。

　　氦閃是太陽演化的關(guan) 鍵環節，也是地球接受太陽“烤問”的生死時刻。

　　“太陽之所以會(hui) 發光，是因為(wei) 太陽核心正在發生核反應，那裏的氫通過聚變合成氦，這個(ge) 過程會(hui) 逐漸消耗氫，繼而導致太陽核心的坍縮。同時，太陽核心之外的包層在高壓強下發生膨脹。”南京大學天文與(yu) 空間科學學院教授陳鵬飛告訴記者，“當以氦為(wei) 主要成分的太陽核心逐漸收縮時，其溫度也越來越高。當溫度達到約1億(yi) 攝氏度時，氦會(hui) 被點燃，大量的氦在幾分鍾內(nei) 完成聚變反應，釋放的能量很巨大，發出的光會(hui) 猛然增加約50倍，這個(ge) 過程就是氦閃。”

　　再過50多億(yi) 年，太陽演變為(wei) 紅巨星後，其表麵溫度可能會(hui) 從(cong) 現在的5700多攝氏度降為(wei) 約3000攝氏度，屆時太陽核心的氫將消耗殆盡。《流浪地球2》科學顧問、中國科學院物理所研究員梁文傑說：“氦閃通常會(hui) 發生在紅巨星演化末期。紅巨星階段，太陽已經膨脹到地球軌道，而且表麵溫度達到約3000攝氏度，而地球岩石的熔化溫度在2000攝氏度以下。因此，無論是紅巨星階段的溫度變化，還是突然爆發的氦閃，都會(hui) 讓地球熔化。”

　　如果50多億(yi) 年後，地球生存危機在所難免，那麽(me) 是否可以在太陽的“膨脹期”提前避其鋒芒，改變軌道另尋去處，待氦閃等危機解除後，再重返原來的地球軌道？

　　梁文傑認為(wei) ，即使太陽危機解除後重返原來的地球軌道，對於(yu) 地球來說，可能意義(yi) 也不大了，“因為(wei) 那時的太陽已經進入衰老期，它提供的熱量應該無法維持地球生命的生存了。太陽係中的木星、土星、天王星、海王星，由於(yu) 距離太陽較遠，均為(wei) 冰凍星球，星球溫度在零下一二百攝氏度。屆時地球如果還想回到太陽周圍獲取能量，就要不斷修正軌道，逼近太陽，但最終太陽這個(ge) ‘大火球’還是會(hui) ‘熄滅’的。”

　　“就算暫時‘離家出走’再重返家園是可行的。可地球需要先加速離開原有軌道後再減速，速度調節的過程會(hui) 很漫長，而且這會(hui) 消耗地球上巨大的能量，工程浩大。更何況，重返地球目前的軌道、逼近太陽的過程，也存在風險。”梁文傑說。

　　而如果放棄太陽，尋找其他恒星，也將麵臨(lin) 更大挑戰。苟利軍(jun) 認為(wei) ，假如地球另擇宇宙“棲息地”，選擇新的恒星環繞運行，就意味著要“適應”一個(ge) 新的行星軌道，那麽(me) 進入軌道的速度、方向、能量等都需要精準測算，人類現有的技術在短期內(nei) 難以實現行星級天體(ti) 的入軌。

　　核聚變會(hui) 是更好的“流浪”方案嗎？

　　影片中，人類試圖通過移山計劃、方舟計劃、逐月計劃、數字生命計劃在末日來臨(lin) 時尋找生機。最終，上萬(wan) 座巨大的行星發動機，成為(wei) 推動地球開啟“流浪之旅”的希望。

　　梁文傑為(wei) 影片中的行星發動機、月球發動機、逐月計劃的物理效應以及月亮爆炸方式等內(nei) 容提供過建議，他表示：“從(cong) 藝術上來說，影片中的地球‘流浪’方式是一個(ge) 偉(wei) 大的想象，但從(cong) 目前的科學水平來說還很難實現。”

　　梁文傑解釋：“地球本身不是一塊堅硬的石頭，地殼下40—70公裏處是熔岩，有點類似於(yu) 雞蛋的結構。如果想驅動1萬(wan) 多座發動機，僅(jin) 耗時百年來推動地球‘行走’，發動機對地球產(chan) 生的壓力，是地球承擔不起的，會(hui) 把‘雞蛋’的殼擊碎。而如果發動機緩慢加速逐漸達到最大功率，那地球‘流浪’的時間將更長，甚至要成千上萬(wan) 年的時間。在‘流浪’期間，地球會(hui) 發生什麽(me) 、遭遇什麽(me) ，人類文明又將經曆什麽(me) ，都很難預料。”

　　“但如果考慮能源供給方式，受控核聚變很值得期待，雖然現在還麵臨(lin) 很大的技術挑戰。”梁文傑介紹，核聚變是在高溫情況下，讓兩(liang) 個(ge) 原子核相互碰撞，最終結合，生成一個(ge) 新的原子核，其間能釋放巨大的能量。這其中的關(guan) 鍵是要將核聚變產(chan) 生的能量長期、持續地向外穩定輸出，要實現這一點目前還需要攻克很多技術難題。

　　不過，即便氫的核聚變最終能夠實現，可以為(wei) 人類提供大量能源，但核聚變所需要的重要原料氘、氚，在地球海水中的豐(feng) 度較低，核聚變原料氦-3的儲(chu) 量也異常稀少。因此，以目前人類擁有的資源總量來看，核聚變的能量還是不足以推動地球離開太陽係。

　　那麽(me) ，是否可以像《流浪地球2》中那樣“燒石頭”，通過重核聚變獲取能量呢？梁文傑表示，重核聚變指的是采用矽、氧等比較重的元素作為(wei) 聚變原料獲得核能。相較於(yu) 以氘、氚、氦-3為(wei) 原料的輕核聚變，重核聚變獲得聚變能的效率很低。雖然矽和氧元素在地殼中的比例較大，但為(wei) 了克服重元素原子核之間巨大的靜電斥力，使它們(men) 產(chan) 生核聚變反應，需要更高的溫度和更強的壓力，反應溫度甚至需達幾十億(yi) 攝氏度，這極大地挑戰著目前人類的科技能力。

　　延伸閱讀

　　宇宙中是否有流浪行星？

　　如果有一天，地球不得不踏上“流浪”之旅，是否能在茫茫宇宙中遇到“同病相憐”的天體(ti) ？

　　《流浪地球2》科學顧問、中國科學院國家天文台研究員苟利軍(jun) 介紹，在宇宙中，有一類不環繞任何恒星公轉的行星，即流浪行星。目前，人類已經探測到約100顆流浪行星，體(ti) 積較大的約為(wei) 木星的十幾倍，較小的則接近地球。

　　“根據現在的了解，流浪行星產(chan) 生的方式可能有兩(liang) 種：一種是它們(men) 本身形成的時候就隻有行星本身。而另外一種可能性，就是該行星是從(cong) 恒星係統當中被‘拋射’出來的。”苟利軍(jun) 舉(ju) 例，如果一顆較大的恒星在太陽係附近，就有可能在引力的作用下，使太陽係最外側(ce) 的行星偏離原有軌道，並最終脫離太陽係。

　　《流浪地球2》科學顧問、中國科學院物理所研究員梁文傑則提供了另一種假設：大的恒星在演化末期會(hui) 經曆一次劇烈爆炸，即超新星爆發，並拋射出大量的星際物質。“恒星附近的行星就可能在此時被拋出原有的軌道，變成一顆顆流浪行星。”

　　近年來，隨著觀測技術的提高，流浪行星不斷被人類發現。2018年8月，美國科學家證實，一顆質量約為(wei) 木星12倍的行星在距離地球約20光年的地方獨自流浪，並不依附於(yu) 任何恒星，是使用射電望遠鏡發現的首顆流浪行星。

　　2020年，美國和波蘭(lan) 天文學家在《天體(ti) 物理學雜誌快報》撰文指出，他們(men) 借助微引力透鏡，可能發現了迄今已知最小的流浪行星，其“體(ti) 重”約為(wei) 地球的10%。

　　“流浪行星不發光，所以很難被探測到，它們(men) 被發現往往緣於(yu) 一個(ge) 偶發事件，所以被探測器關(guan) 注的時間非常短暫，這也導致了目前人們(men) 對流浪行星的研究十分有限。”苟利軍(jun) 表示，根據目前人類的技術水平，尚無法判斷流浪行星上是否有生命。

　　梁文傑分析，生命的存在除了需要構成生命體(ti) 的元素，例如氨基酸、碳、氫等物質，還需要適宜的溫度。“宇宙的演化有時會(hui) 將一些有機物拋射到星體(ti) 上，而有機物存活，需要適宜的溫度。流浪行星不發熱，也沒有恒星為(wei) 其提供熱量，所以會(hui) 不斷降溫，直至降低到宇宙最低溫度，這樣的低溫是很難孕育生命的。”梁文傑說。