大约50亿年后,太阳核心的氢将彻底耗尽,从此太阳将步入晚年阶段:它会先膨胀成上百倍大的红巨星(红巨星支阶段,RGB),再经历一轮更剧烈的渐近巨星支(AGB)终极膨胀,最终坍缩成一颗暗淡的白矮星。

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而在那个时候,长久以来,人们默认地球会在这场膨胀里被太阳一口吞没。

但2026年发表在《天文学与天体物理学》期刊上的一项研究,用更精细的恒星物理模型重新推演了内层行星的命运:地球的结局,或许比过去以为的更有转机。

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很多人对太阳晚年的想象,就是一个越吹越大的气球,碰到地球就会把地球烧成灰烬。

但真实的恒星演化是一场同时发生的双向拉扯,地球的最终命运,始终由两股方向相反的力量决定。

一股力量把地球往太阳方向拉,当太阳体积膨胀到接近地球轨道时,地球的引力会在太阳表面拉出一对潮汐隆起,受太阳自转和地球公转的速度差影响,这对隆起会持续给公转施加阻力,一点点消耗轨道能量,让地球的轨道慢慢缩小,一步步坠向太阳。

这就是潮汐作用的向内拖拽效应。

另一股力量则把地球往外推,太阳膨胀的同时,外层大气会以恒星风的形式持续抛向太空,自身质量不断减少,根据角动量守恒规律,恒星质量下降意味着引力减弱,太阳再也抓不住原轨道上的行星,所有行星的公转轨道都会慢慢向外扩张。

如果扩张速度足够快,地球就能赶在太阳膨胀到面前之前,飘到更远的安全位置。

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过去几十年的研究,大多倾向于潮汐力占上风,地球最终被吞噬的结论。

而这个结论的问题出在潮汐模型上:以往的计算大多采用简化的平衡潮理论,把恒星整个对流包层的对流运动当成均匀整体来估算潮汐耗散强度,同时采用了经典的快潮标度关系,算出来的拖拽力普遍偏强。

但这种简化,没有精准匹配恒星内部真实的对流特性。

这次比利时鲁汶大学联合法国科研团队,采用了一套基于演化恒星内部结构从头计算的全新潮汐模型。

这套模型的核心改进有两点:

一是不再把对流包层当成笼统的整体,而是顺着内部分层结构,逐层计算对流的特征时标,更精准地评估潮汐耗散的实际强度。

二是采用了最新的对流数值模拟结果来校准潮汐与湍流的相互作用规律。

而地日系统恰好处于快潮与慢潮的过渡区间,正好是新旧模型计算结果差异最大的位置——新模型算出的潮汐拖拽力,比旧模型弱了近一个量级。

至于动力潮汐效应,虽然新模型也纳入了计算,但它在恒星巨星阶段的作用十分有限,并非影响结果的核心因素。

研究团队用成熟的恒星演化程序,从太阳诞生一直模拟到它变成冷却的白矮星,全程跟踪了水星、金星、地球、火星四颗类地行星的轨道变化。

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模拟结果非常清晰:水星和金星注定无法逃脱。

它们离太阳太近,太阳刚进入红巨星支阶段,强烈的潮汐拖拽就会快速收窄它们的轨道,还没等质量损失把轨道往外推多少,两颗行星就会坠入太阳外层大气,彻底消融在恒星里。

而地球和火星的走向则完全不同。

在更新后的潮汐模型下,质量损失带来的轨道外扩效应稳稳占了上风:两颗行星都能平安撑过红巨星支阶段,也能顺利度过后续的渐近巨星支膨胀期,最终在比现在宽得多的轨道上,绕着已经变成白矮星的太阳继续运转。

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但研究团队并没有给出地球一定能存活的定论。

最大的不确定性,藏在太阳渐近巨星支阶段的质量损失速度里。

这个阶段是太阳晚年物质抛射最剧烈的时期,但恒星到底以多快的速度丢失质量,天文学界至今没有精准结论,不同模型给出的数值,最多能差出一个数量级。

如果质量损失快,太阳引力下降得快,地球轨道外扩得也快,存活概率就很高;可如果质量损失慢,太阳会在巨大体积上停留更久,潮汐拖拽作用时间更长,地球就有可能被慢慢拽进太阳内部。

相对而言,红巨星支阶段的质量损失率已经有了较好的观测校准,结合新潮汐模型来看,地球几乎肯定能撑过红巨星支阶段,风险主要集中在后续的渐近巨星支阶段。

为了给这个不确定性找现实参照,天文学家找到了名为船尾座L2的恒星。

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这颗恒星的初始质量和太阳几乎一致,目前正处在渐近巨星支阶段,相当于50亿年后太阳的参照。

所以观测它的物质抛射速率,就能大致推测太阳未来的质量损失情况。

不过观测本身也存在分歧:通过尘埃辐射推算的质量损失率很高,通过一氧化碳分子辐射算出的数值却要低近百倍。

取偏高的观测值,地球完全可以安全存活;取偏低的数值,结果就会变得悬而未决。

研究团队最终选取了偏保守的中间参考值,结合新潮汐模型得出结论:以目前掌握的观测线索来看,地球大概率能躲过被太阳吞噬的命运。

研究也提到一个值得注意的细节:渐近巨星支阶段的恒星会经历周期性热脉冲——短短几百年里,恒星体积会突然胀大一圈。

只有在质量损失率极低的极端情况下,太阳脉冲时的半径才可能短暂超过吞噬判定的洛希半径边界。

但这种脉冲持续时间极短,且仅轻微超出安全边界时,到底会不会真的吞掉地球,现有简化模型还无法给出准确答案,需要更复杂的恒星-行星相互作用模拟才能确认。

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最后必须说明:就算地球这颗岩质行星本身能活下来,也不代表地球上的生命能等到那一天。

事实上,早在太阳进入红巨星阶段的十几亿年前,太阳亮度就会持续升高,逐步蒸干海洋,让地表变成不再适合生命生存的炼狱。

我们讨论的地球存活,从来不是生命的存续,而是这颗承载过生命的星球,会不会在太阳的膨胀里彻底消失。

所以,50亿年后的地球,到底会不会被太阳吞噬?

它取决于恒星内部细微的潮汐耗散机制,取决于晚年太阳抛射物质的快慢,取决于很多我们还在逐步探明的恒星物理细节。

但至少我们现在知道,地球并非注定要在太阳的火焰里灰飞烟灭,

它很有可能会作为一颗安静的行星,陪着变成白矮星的太阳,在宇宙里继续走下去。