五分钟科普:流浪地球会面临那些问题?
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发布时间：2022-10-21 22:28
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时间：2024-10-21 03:41
首先，这是一部科幻片，大可不用担心太阳会突然衰亡。毕竟太阳出现距今大约50亿年了，现在正值旺盛的“中年”时期。它的“燃烧”是由于太阳的氢转变为氦（即3个氢核碰撞产生一个氦原子，释放两个质子）产生的能量。根据太阳目前所剩余的氢的含量和氢的转化速度，还可继续“燃烧” 60多亿年 。当氢转化完以后，也不会立刻就熄灭，太阳会进入收缩阶段，产生热核反应（太阳温度会升高，3个氦原子会聚合成一个碳原子），期间太阳会继续在宇宙中散发热量，这个过程大约也有几十亿年。 人类如果还能存活10亿年，那时候的科技水平想必已经可以完成星际旅行了。也有足够的时间去寻找下一颗宜居的星球啦。 当太阳寿命走向终结之际，它会先膨胀，其半径足以将地球吞没，然后再缩小变成矮星。
假设如电影里一般，太阳突然开始衰亡，电影里的时间是几十年后，根据剧情推算大致在2075年，根据科技的发展速度，应该还无法大规模转移人类。于是驱动地球流浪的我们可以设想几个“流浪”过程中主要会遇到的几个问题，毕竟按计划，这趟流浪之旅要经历2500年之久。
一：地球能否到达最近的恒星“比邻星”？
二：地球停止自转会发生什么？
三：在没有太阳的条件下，人类能否生存？
四：宇宙里的大行星有很多，光是太阳系就有九大行星。地球能否躲避过像木星这类行星的强大引力？
第一个问题，就是电影中提到的比邻星。
比邻星是距离（半人马座三星）地球4.3光年的一颗小恒星，只比木星大一些。虽然它在宇宙中来看，就像是在自家后院一样近，但按照逃逸速度（逃离太阳引力的最低速度）航行，也需要 7.7万年 才能抵达。这实在是太漫长了。
于是，机智的人类想到了借助木星的引力为自己加速。这一方法通常用于使航天器逃离木星轨道和其他星轨，去探测太阳系以外的宇宙。我们把木星看做是一个在圆形轨道上急速奔跑并且旋转的人，当地球或航天器靠近的时候，他一把抓过地球，像投掷铁饼一样旋转着将地球往外抛去，既增加了速度，又节约了燃料。这种现象称之为 引力弹弓 。
而电影里使用的燃料，来自岩石产生的“ 重元素聚变 ”。这个现象也存在于很多大型恒星内部。但是“重元素聚变”的质能转换效率是非常低的， 要逃出太阳系，需要烧掉地壳的一半 。于是从燃料问题和时间问题来考虑，“引力弹弓”计划是势在必行了啊。
第二个问题：如果地球停止自转会发生什么？
最明显的问题就是，海水会由于惯性将陆地淹没。由于地球是个球体，海水会向两极汇聚，最后只有赤道留下一小片陆地。在地球离开第四轨道后，被海水覆盖的区域会冰封， 整个地表将进入冰河时代 。地壳本身就是水面漂浮的板块，停止自转后由于惯性，极大可能会发生 断裂和坍塌 。因此电影里所说的存活人数有35亿是很难实现的，并且地面的大部分建筑都会成为一片 废墟 。在电影里出现的被冰封的高楼大厦几乎不会存在。海水也会将人类之前建造的大部分发动机淹没。因此在地球停止自转以后，可能将死去极大部分人，并且灾后重建也需要很长的时间。
假如我们经历了一系列地震，海啸，依然顽强地繁衍生息，并且在离开地球轨道之后重新在冰封的地面上建造众多发动机。那我们就将迎来第三个挑战了。
离开了太阳的人类如何生存？
太阳，温度和水。这是生存的基本三要素。地球离开自己的轨道后，在一定时间内，还能接受到太阳的热量和光，但是 地表温度仍会降到-200℃左右 ，并且由于停止自转而不再有昼夜交替。由于地表的低温， 植物无法存活 ，也就无法产生光合作用制造氧气。失去了最食物底端的植物和低温下，其他生物也无法生存。意味着人类只能储藏现有的食物。
在电影了几次提到“蚯蚓干”。的确，在地下生活的人类最容易获取的就是土壤里的昆虫。但这很明显不够支撑时日。假设从地球一点点被淹没开始，人类就开始疯狂地储藏食物，并且保存得当，但是在2500年时间里，按每个人每天只吃半斤压缩食物来算， 35亿人一年将会吃掉319375000吨食物，2500年需要吃掉798437500000吨食物。 唯一可以缓解食物紧缺的办法就是从人类的排泄物中重复提取未被吸收的大约一半的能量物质，还有将不可食用的有机物和蛋白质转化成可食用的有机物与蛋白质，如动物皮毛。 意味着我们在之后的流浪时间里，迟早会面临只能吃“便便”和“垃圾”。
最后一个问题，如果发生意外，被木星这种大型行星捕获，“点燃木星”这种操作可以实现么？
在电影里，按照原计划利用引力弹弓飞行的地球在靠近火星时收到木星强大的引力影响，突然发生地震、坍塌的情况，使得部分发动机失效，无法维持加速度，地球面临被木星的巨大引力“捕获”的局面。由于地球庞大的体积，使得地球距离木星近的一端所受的引力远大与另一端，一旦与木星突破 刚体洛希极限 的距离，地球就会像饼干一样被引力扯碎，然后悉数坠落在木星表面。
主人公提出用“点燃木星”的办法，利用木星表面大量氢气与氧气爆炸产生的冲击波将地球推离。这种方法是否可行？
理论上是不可行的。
首先，爆炸需要氢气与氧气均匀混合才能燃烧。且不提木星引力能否捕获足够的地球大气，就算有氧气了，如此 短暂的时间仍不足以使它与氢气混合均匀。 根本无法点燃。
即便燃烧成功，所造成的 冲击波也无法逃离木星的引力离开木星大气层 。要推动地球更是妄想了。就算燃烧延伸到地球大气所及之处，成功抵达地面，将地球推离，也势必会剥离部分大气， 地球的部分表面将暴露在太阳风与宇宙碎片中。 而且，地壳只是漂浮在地面的一层壳，就像鸡蛋壳一样，强大的冲击波如果将“鸡蛋壳”敲破……
并且在漫长的旅途中，地球还需要躲避其他的行星和小行星带。面临的挑战还数不胜数。
简单来说，要让我们的地球去流浪，还需要科技的进步和长时间的准备。尽管如此，旅途中也会发生许多意外。目前来说，我们哪儿也去不了。地球只有一个，珍惜我们的家园。
注：部分资料图片参考于《环球科学》、“我是科学家 iscientist ”、“果壳”、“科学大院”及“360搜索”等。
