50亿年后太阳熄灭变成白矮星，人类何去何从，困死地球太阳系吗?

作者 / 七小七

首先，太阳要 70 亿年后才会变成白矮星，其次，也用不上那么久，只需要 28 亿年，地球就会变成一片死地。

我们的太阳虽然正处于星生最稳定的中年时期，但这并不意味着它不会发生变化。随着年龄的增长，太阳核心的温度逐渐升高，表面温度也逐渐升高。这会导致它半径增大，亮度也逐渐增强。

自进入主序星阶段以来，太阳半径已膨胀了 15%，表面温度从 5620K 升高至 5772K，亮度也因此增加了 48%，从 0.677 倍太阳光度增至目前的 1.0 倍太阳光度。

未来，这个进程还将继续进行，太阳的辐射大约每 1 亿年增加 1%。而随着太阳变大变亮，地球接收到的太阳辐射也会越来越多。这对生命来说可不是什么好事。

8 亿年后：C3 植物消失

空气中的二氧化碳是哪里来的呢？肯定有人要说，是动物的呼吸作用和人类的工业化进程产生的。但其实这只占二氧化碳来源的一部分。自然界中的土壤岩石、风霜雨雪，也在参与着二氧化碳的循环。

其中最主要的，是碳酸盐 – 硅酸盐循环。

碳酸盐和硅酸盐都是岩石的重要组成部分。二者可以通过各种自然过程相互转化。硅酸盐岩通过风化和沉积作用，吸收空气中的二氧化碳，转化为碳酸盐岩，而碳酸盐岩又可以通过变质作用和火山作用重新转化为硅酸盐岩。

太阳辐射会促进硅酸盐矿物产生风化作用，阳光强度增加，风化作用也会越来越强。这将影响碳酸盐 – 硅酸盐循环，从而降低大气中的二氧化碳含量。

而随着太阳变大变亮，二氧化碳含量的降低将是不可逆转的。

我们都知道，对于植物来说，维持生命必不可少的，除了水和空气，还有二氧化碳。植物通过光合作用将二氧化碳转化成氧气，并合成生命所需的能量。

在光合作用中，植物可以将二氧化碳、水和核酮糖 -1,5- 二磷酸（RuBP）转化为两个3- 磷酸甘油酸分子，这被称为 C3 过程，完全仰赖 C3 碳固定的植物被称作 C3 植物。

C3 植物是植物中的绝大多数，约占当今地球已知植物物种的 99%，植物生物总量的 95%。

大约 8 亿年后，大气中二氧化碳的含量将降至维持树木进行C3 碳固定光合作用所需的水平以下。最先倒下的是草本植物，之后，落叶林、常绿阔叶林、常绿针叶林将相继消失，最终，所有的 C3 植物将全部灭绝。

12 亿年后：C4 植物灭绝

3000 万年前，一些禾本科植物进化出了超能力：它们的叶片中有两种不同的细胞，形成了浓缩系统，可以提高叶片中二氧化碳的浓度，进而提高二氧化碳的利用效率。这样的植物被称为 C4 植物。

常见的玉米、甘蔗、高粱，都是 C4 植物。如今，C4 植物约占地球植物生物量的 5%，占已知植物物种的 1%。尽管数量稀少，它们却贡献了陆地碳固定量的约 23%。

由于 C4 植物有浓缩二氧化碳的本领，因此比 C3 植物更能耐受二氧化碳浓度低的环境。维持C3植物光合作用所需的临界阈值约 50ppm，而 C4 植物只需 10ppm。因此，在 C3 植物因二氧化碳浓度下降走向灭绝时，C4 植物将取代 C3 植物的统治地位，成为地球上的优势植物。

然而，前面提到了，二氧化碳浓度的下降是不可逆转的。以目前的模型计算，大约 12 亿年后，大气中的二氧化碳将低至连 C4 植物也无法呼吸，它们最终也将走向终点。

不过，如果考虑 C3 植物灭绝导致的二氧化碳浓度下降速率变缓，C4 植物或许可以苟延残喘到 16 亿年后，直到另一个危机的到来。

15 亿年后：海洋消失

水是维系生命活动必不可少的物质，如今，地球地表的 70%被海洋覆盖，然而，水可不会永远这么多。

海洋里的水会蒸发成水蒸气进入大气，而大气中的水蒸气又会缓慢的流失到太空中。

研究表明，海洋水分流失的速度约为每百万年一毫米，这个速度十分缓慢，是因为对流层上层较冷的区域起到了“冷阱”的作用，使得水的散失没有那么快。然而，随着太阳温度升高，海洋水分流失的速度将逐渐加快，最终可能达到每千年一毫米。

大约十亿年后，太阳亮度将增加 10%，全球平均地表温度将上升到 47°C，届时，海洋将剧烈蒸发，导致平流层中的水含量不断增加。这些水分子将被太阳紫外线光解分解，使氢气逸出大气层。

最终，在 15 亿年后，全球海水将全部消失。地球将变成一个以沙漠为主的世界。

18.6 亿年后：动物灭绝

地表失去水分后，没有了水作为润滑剂，板块运动也将停止。二氧化碳再也无法通过地质活动释放到空气中。随着阳光越来越强，再也没有什么力量能够阻止地球升温。

16 亿年后，地表温度将飙升至 65℃，就连最耐高温的植物也将倒下。

随着二氧化碳极端匮乏、氧气耗尽，18.6 亿年后，最后残存的动植物也将灭绝。自然界将返璞归真，只剩下最原始的原核生物。

28 亿年后：成为死地

28 亿年后，地球表面温度将飙升至 149°C。即使在南北两极，也无法保有适合生命形式存在的条件。

届时，最后残存的原核生物也迎来了终局。所有生命的痕迹将从地球上抹去，一切归于尘土。

没有了生命，地球只剩下岩石，大气，和无尽的荒芜。

40 亿年后：熔岩地狱

30 亿至 40 亿年后，太阳的亮度比现在高出 35%至 40%。一旦低层大气中的水蒸气含量上升到 40%，就会发生“失控温室效应”，导致大气层变暖，并将地表温度升高到约 1330°C，这足以融化行星表面。

地球将回到初生之时的样子，变成一座熔岩地狱。

人类的命运

当然，以上这一切大概率跟人类没什么关系。

苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫于 1964 年提出了著名的“卡尔达舍夫等级”，用来衡量文明等级。这是一种通过文明可掌握的能量大小来划分等级的方法。是一个可以量化的值，公式如下：

其中，P 是一个文明的全部能源消耗，K 是卡尔达舍夫文明等级。

按照这个算法，文明大致可以分成如下等级：

• 1 级文明：行星级文明，可以利用所在行星的全部能量。
• 2 级文明：恒星级文明，可以利用母恒星的全部能量。
• 3 级文明：星系级文明：可以利用所在星系的全部能量。

2021 年，全球能源消耗总量为 16.5319 万太瓦时，相当于平均年消耗量为 18.87 太瓦，对应的卡尔达舍夫等级为 0.73。

物理学家兼未来学家加来道雄提出，如果人类以每年平均 3% 的速度增加能源消耗，那么在 100 至 200 年内，人类可以达到 I 型状态；在几千年内，可以达到 II 型状态；在 10 万至 100 万年内，可以达到 III 型状态。

当然，能源消耗并非是文明进化的唯一参考标准。文明必须具备在各种气候条件和重大自然灾害（包括小行星撞击等宇宙事件）下维持其增长速度的能力。

对于 II 型文明来说，太空旅行、星际通讯、恒星工程和气候控制技术都是必备技能，唯一面临的严重威胁是附近超新星的爆发。

而目前已知的任何宇宙灾难都无法摧毁 III 型文明。

所以，人类只要再平稳、平和、平静的发展百万年，就再也没有什么“困死太阳系”一说了。

那么，100 万年后的人类会是什么样的呢？

一个冷知识：与人类亲缘最近的动物是黑猩猩，它与我们同属人亚科下的人族。

人族只有两个亚族，人亚族和黑猩猩亚族，它们大约于 540 万到 630 万年前分开演化。也就是说，人类的祖先从远古猿类进化成如今的样子，只花了 600 万年的时间。

因此，从演化的角度考虑，100 万年后的“人类”，可能与我们也没有太大的关系，完全进化成另外一个物种了。

但不管怎么说，祝百万年后的它们好运吧！

来源：知乎日报