太阳质量损失与恒星潮汐之间的拉锯，或将决定数十亿年后地球能否存留下来。
一代又一代的科学家曾笃信自己确切知道地球将如何终结。大约50亿年后，太阳核心的氢燃料一旦耗尽，便会膨胀成一颗庞大的红巨星，最终大到将内侧行星尽数吞没。根据此前大多数研究，地球预计将成为这些牺牲品之一。
然而，一项新研究表明，事情或许并没有那么简单。
研究人员利用改进后的恒星潮汐模型，并更新了对垂死太阳可能损失多少质量的估算，发现地球或许能逃过太阳最后的膨胀，而非被其吞噬。
“基于最新的潮汐耗散描述，地球能在太阳的红巨星支（RGB）和渐近巨星支（AGB）阶段存活下来。”论文作者写道。
不过，要得出这一结论，必须重新审视太阳未来演化中最不确定的环节之一。
为何预测地球的命运如此棘手
“地球最终是被垂死的太阳吞没，还是能漂移到更远的轨道从而幸存？”这一问题多年来悬而未决，因为在太阳逐渐老去的过程中，有两股强大的力量在相互抗衡。
一方面，不断膨胀的恒星会产生潮汐相互作用，将行星向内拉拽；另一方面，太阳通过星风损失质量，引力束缚随之减弱，行星轨道便得以向外漂移。
要判断哪种效应占上风向来困难，因为这两个过程都涉及复杂的物理机制，科学家一直难以精确建模。“地球被预测的命运对潮汐模型和所假设的质量损失率高度敏感。”论文作者指出。
为探究这一问题，他们利用现代恒星演化模型，模拟了太阳系的未来演化。
研究团队重点关注太阳离开当前稳定阶段，进入两大膨胀阶段后将会发生什么。首先是红巨星阶段，太阳在核心氢耗尽后，体积将急剧增大。
此后，当氦燃料也被消耗殆尽，它将进入渐近巨星支（AGB）阶段，变得更为庞大，并向太空抛射出巨量物质。
到了那个节点，两股彼此抗衡的力量开始决定行星的命运。随着太阳不断膨胀，这颗恒星与绕其运行的行星之间会形成潮汐相互作用。这些潮汐力就像刹车，逐步消耗轨道能量，将行星拖向恒星。
此前的研究普遍认为，这一过程最终会将地球拖入太阳。
但与此同时，衰老的太阳还会通过星风损失巨量质量。随着恒星不断抛掉物质，其引力会减弱，行星轨道便可以向外移去。
因此，预测地球的未来，关键在于确定哪种效应更强：是潮汐的内向拉力，还是质量损失造成的外向推力。
对太阳最后岁月的新审视
研究人员利用近十五年来发展出的更精细的潮汐模型，重新探讨了这一问题。这些更新的计算表明，巨星耗散潮汐能的效率低于早先的估计。
简而言之，未来的太阳把地球向内拉拽的能力，可能比科学家此前认为的要弱。
研究团队还考察了太阳在其演化末段可能损失多少质量。为了改善估算，他们观测了L2 Puppis——一颗邻近的垂死恒星，常被描述为太阳未来的一瞥。
通过分析这颗恒星类比体，研究人员得到了关于类太阳恒星在生命末期能以多快速度抛射物质的新约束条件。
当研究人员将修正后的潮汐物理机制与现代质量损失估算结合起来后，天平显著倾斜了。他们的模拟显示，无论是红巨星阶段还是AGB阶段，地球轨道都可能膨胀到足够远，从而保持在太阳最大尺寸之外。
在这些情景中，火星同样幸存，而不断膨胀的恒星则一如既往地吞没了水星和金星。这些发现表明，弱于预期的潮汐效应，加上太阳大量损失质量，或许能让地球得到一个机会，避开诸多早期研究所预言的火爆终结。
不过，这并不意味着数十亿年后地球上仍有生命欣欣向荣。届时，强烈的太阳辐射很可能使这颗行星变得不宜居住。
这些结果背后的深意
这项研究显示，恒星物理学的进步如何能重塑对整个行星系统的预测。
尽管天文学家近期发现了垂死恒星吞噬近旁行星的证据，但这项新研究提出，地球自身的命运或许比先前所认为的更不确定。
我们的星球可能无需注定盘旋坠入太阳——只要太阳在最后阶段损失足够多的质量，地球便有望存活。
然而，研究人员提醒，结果依然存在变数。他们的结论在很大程度上取决于太阳在渐近巨星支阶段会抛掉多少质量，而这一数量至今仍难以预测。
“目前来看，地球以及内太阳系的存活与否尚未得到确定，它关键性地依赖于对潮汐耗散和恒星质量损失的处理方式。”论文作者表示。
未来对L2 Puppis这类演化后的恒星的观测，以及更完善的恒星潮汐模型，将有助于缩小不确定性。
就眼下而言，这项研究并未担保地球一定能够幸存。毋宁说，它表明天文学中最为人熟知的预言之一，或许需要重新审视。
该研究发表在《天文学与天体物理学》期刊上。
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