我们能否为太阳“延年益寿”？

田希子

遥望整个宇宙，人类是如此的幸运，我们生活的地球可能是唯一存在生命的星球。太阳正值壮年，地球和太阳的距离又恰到好处，才有能够孕育生命的良好环境。

不过，随着太阳燃料的逐渐减少，它已经走过了自己一半的青春岁月。再过50亿年，太阳将会结束自己最后的呼吸，经过超新星爆发后，留下一具尸体——致密的白矮星。

为了延续生命，人类必须想出一些办法来。那么，我们能否将太阳的寿命延长数十亿年甚至上万亿年呢？

方案一：添加燃料

太阳主要由氢和氦组成，氢在太阳内核的高温高压下聚变成氦，并释放出能量。如果太阳快没燃料了，那就让我们再加点吧！太阳系有四颗主要组分为氢的气体巨行星，也许我们可以把它们扔到太阳里？

实际上，这种想法在延长太阳寿命方面适得其反。虽然把这些气体行星扔到太阳里会给它提供更多的燃料，但是额外的质量会增加太阳内部的引力压力，引力坍缩释放能量，导致内核的温度更高，燃烧速率更快，其实减短了太阳的寿命。如果我们将所有的气体行星扔向太阳，它的寿命会缩短约3000万年。当然，放入太阳的质量越多，太阳的寿命就越短。

方案二：减少燃料

如果增加质量会降低太阳的寿命，那么也许我们可以做相反的事情来延长它的寿命——找到一种方法，吸走太阳里所有的氦和大部分的氢。

恒星的质量越小，寿命越长。红矮星是宇宙中数量最丰富的恒星类型，它们的质量很小，最大也不超过太阳质量的一半，因为核聚变反应比较温和，寿命也相对较长。最小红矮星的寿命估计超过5万亿岁，是现在宇宙年龄的350多倍。如果我们将太阳质量变成一颗红矮星的质量，理论上，它可以存活上万亿年。

然而，这个解决方案有几个问题。首先，小太阳的红外辐射少、光照不强，宜居带要离太阳近很多，因此，我们需要让地球更接近太阳。然而，即便是我们能找到这样做的方法，距离恒星太近的行星很容易被潮汐锁定，在这个过程中，行星只能用一面向着红矮星。这种现象可能会使地球的一边变成焦土荒原，另一边变成贫瘠的苔原。此外，红矮星的太阳耀斑非常强烈。由于内部核聚变活动比较小，所以它的表面比较冷，导致表面活动性不强，它内部产生的热量不容易到达表面，必须找到突破口才能喷发出来。在一定的时间尺度上，红矮星会像火山喷发一样，发生太阳耀斑现象，地球的磁场也不能帮助我们避开毁灭性的打击。因此，将太阳缩得太小可能不是一个好主意。

不过，如果我们只提取太阳质量的20%，使其刚好处于G型星（质量在0.8到1.2个太阳质量之间）的下限，就可以避免潮汐锁定和致命的耀斑问题，同时将太阳的寿命延长6亿年。届时，金星会处于太阳系的宜居带，地球的生命需要转移到那里。然而，仅仅延长太阳6亿年的生命，也许还不值得我们如此大费周折。

方案三：氦变回氢

在太阳的内核里，氢正在不断地聚变成氦，直到有一天，氢消耗殆尽，太阳几乎完全由氦组成。既然我们不能增加质量，也不能减少质量，那么如果我们自己来把太阳的氦分裂成氢，让它无限期地存活下去呢？

太阳核心的聚变是由质子-质子链控制的，6个氢原子（质子）經过一系列的步骤，形成一个氦4原子（2个质子和2个中子）与两个“新”的质子。如果我们分裂氦4原子，自由的中子会迅速衰变为质子和电子，我们就回到了聚变反应的起点（即6个质子）。如果能找到分裂太阳中心氦4原子的方法，太阳就能一直进行质子与质子的聚变。

然而，在相同质量的情况下，氢核聚变所产生的能量不够氦核裂变所需要的能量，这也是太阳中心反应不可逆的原因。打破相同质量的氦原子核中粒子间的约束所需的能量，比相同质量的氢核聚变反应释放的能量高出6%，这意味着：即使我们将氢核聚变产生的所有太阳能用于分裂氦，氦的产生速度还是会稍大于氦分裂的速度，氦还是会继续累积。因此，如果该方法能够实现，太阳的寿命可以延长大约1万亿年，而不是无限期延续。

10亿年是很长的一段时间，我们不知道在这样的时间尺度内技术会进步到哪种程度，或者人类会变成什么模样，也许我们最终有能力延长太阳的生命。大概只有时间能够为我们解答一切。不过，为了让智慧生命和星球文化延续，我们还要继续带着疑问和想象去探索未知。