地球诞生至今已有 45 亿年，那么地球的寿命究竟有多长？

V刘晨曦

地球诞生至今已有 45 亿年，那么地球的寿命究竟有多长？

虚空一粒沙2017

地球的寿命有多长？地球最终命运又是什么？最终结局是毁灭吗？

司驴迁咏

地球究竟是如何诞生？而人类又是如何一步步毁掉它的？

老鼠飞出亚洲言

地球的未来命运取决于太阳演化的历史行程，特别是对于人类宜居性更是如此。虽然主序星阶段结束大约还需要五十多亿年，但是随着太阳的能量提升，最早在10亿年、最晚30-40亿年，地球海洋就会开始蒸发，而水蒸汽本身本身是比二氧化碳更强的温室效应气体，温室效应让气温更热-气温进一步升高让海洋蒸发的更快-更多水蒸汽让温室效应更严重更热。。。。。。就形成可怕的恶性循环，使得太阳还没变红巨星地球就因为温室效应变成金星2.0而成高温、高压的地狱。
至于氦闪要等红巨星阶段了。是太阳核心中的氢烧完，由于氦比氢高致密就增大了核心引力、加上原先核心聚变停止让核心以及其附近区域再次收缩，额外增加的压力和温度又点燃了围绕着氦核心附近的氢壳，由于核心及其附近区域收缩的更密集压力、温度更高，所以氢壳聚变实际上比原先烧核心中的氢更快，于是就更亮，更多氦又让核心更致密引力带来的压力越大反应越快，滚雪球一样增长。更高的功率导致辐射压力更大驱使远离核心的外层猛烈膨胀变大。膨胀的外层因为离核心更远而温度降低变的更红，结果开始了红巨星阶段，这阶段很可能吞没地球，就算非常侥幸没吞没地表温度也会超过1000开。也就是说还没到氦闪地球已经很可能被成红巨星太阳吞没了。
至于之后？核心壳层的氢继续烧成氦，继续滚雪球循环增长，最终核心密度、压力、温度到了足以点燃氦聚变的程度，也就是3个氦4原子聚变成1个碳12原子的反应（Triple-alpha过程），相当部分碳12会跟氦4聚变生成氧16。在氦聚变的点火启动瞬间会让释放大量能量，有点像松开发条。让太阳温度、亮度、体积短时间进一步爆发式增长，但不是爆炸也不会摧毁恒星，这就是氦闪。
此后温度亮度逐渐回落相对平稳同时烧核心壳层的氢跟核心内的碳。核心的氦变成碳氧后由于碳、氧密度比氦高的多，于是核心及其周围再次收缩。进一步收缩加压升温导致点燃核心壳层中氦、附近残余的氢聚变，此时烧碳氧核的壳层中的氢氦就不稳定了（和氦聚变的triple-alpha过程对温度敏感有关）。因为反应快能量大、温度亮度猛增，就砰的一下把周围物质推开，推开后压力、温度降低反应停止。然后那些物质相对冷却后回落再次加热加压又点燃核心外壳的氦氢聚变形成脉冲循环亮度是现在太阳的好几千倍。这就是热脉冲，其能量强度不亚于氦闪，也就是说如果太阳氦闪后如果地球还在又会被太阳的多次热脉冲摧残，极可能在热脉冲爆发中被吞没（想象一下日珥舔地球的场面）。
由于红巨星外层远离核心，表面重力只有现在太阳表面的1/10,000，加上能量越高辐射压力越大越容易被吹跑，于是在反复折腾中恒星外层物质逐渐被辐射压力吹出形成行星状星云，因为越吹越失去质量引力降低就越吹越快，剩余的核心形成白矮星。假设地球运气特别好开了主角光环硬是幸存到最后也是一颗不折不扣的死星了，没有海洋和大气（海洋蒸发的水蒸汽和大可能被能量猛增的太阳吹走）、没阳光（白矮星的能量微弱），成为一颗寒冷的坟墓星球。

压后牙

一个人的正常寿命最多100多年，而人类已经在地球上繁衍了几百万年，地球诞生至今也有45亿年的历史了。钻石恒久远、一颗永流传，其实世界上并不存在永恒，最终都会淹没在时间的长河中。斗转星移，地球母亲的生命又有多长呢？
事物的寿命

说到这儿，可能有些人觉得，寿命有什么好讲的。确实，对于人一个人来说，人的寿命就是从出生到死亡所经历的这段时间。单个生命体从诞生到死亡，这一整个周期就是生物的寿命。

不管是有生命的物体还是无生命的物体，它们都是由实实在在的物质构成的，而生命体也是由非生命物质构成的。对于非生命体，显然，我们需要重新思索寿命这个概念。比如一个玻璃杯，从制造成型，再到支离破碎，这便是我们认为的一个玻璃杯的一生。对于地球而言，地球从诞生到毁灭，这便是它的一生，所经历的时间便是寿命。诞生和毁灭，其实是物质从一种存在状态转变成了另一种状态。这么看来，事物的寿命就是其在某一变化阶段所经历的时间。




地球年龄的测定

科学界的主流观点认为，地球和太阳都起源于同一片星云。由于星云（主要由氢和氦组成）的密度分布并不平均，在万有引力的作用下，物质逐渐向密度高的地方汇聚，并开始旋转起来，为恒星的形成做准备。原恒星中心的压力和温度逐渐升高，当达到氢热核反应的临界温度（大约1500万摄氏度）以上时，核反应炉就被点燃了，一颗恒星就正式诞生了。不过，此时地球还并未成形，太阳周围还是一片混沌，大约上千万年后，地球等八大行星才正式登场。




地球的年龄大约45亿年，那这是怎么得出来的呢？

其实，很早之前人们就相信地球存在一个起源时间，但究竟是多少，一直没有人弄得清楚。19世纪，开尔文通过热力学方式估算了地球的寿命，由于当时没有考虑到地球内部的放射性物质衰变所释放的热量，他当时估算出的地球寿命最多才4亿年。

1896年贝克勒尔发现铀矿具有放射性，此后居里夫妇又发现了放射性元素镭和钋，并对原子核的放射性现象进行了深入的研究。放射性就是一种不稳定的原子核通过放射出某种射线（阿尔法射线、贝塔射线、伽马射线等）而衰变成稳定的原子核的一种现象，原子序数（质子数）大于或等于83的元素都具有放射性。此后，科学家们又陆陆续续发现了很多放射性核素。核素就是具有一定质子数和中子数的一类原子，一种元素通常包含好几种核素，这几种核素之间互为同位素。比如氢元素就包含氕、氘、氚三种核素，它们之间质子数相同，中子数不同，即原子质量不同。统计数据表明，宇宙中存在100多种元素，大约包含2600多种核素，其中约有2300种核素都具有放射性，稳定核素只有280余种。




上图为部分放射性核素的半衰期。

放射性的发现为人类精确测量地球的年龄奠定了基础。科学家们发现，放射性核素的半衰期很稳定，一般不会受到周围环境（比如压力或者温度等）的影响。不同放射性核素的半衰期不同，有的短至数秒，有的长达几十亿年。不同核素在宇宙中的丰度不一样，我们只需要测出岩石中放射性核素的衰变情况，通过分析样本中不同核素的相对含量，就可以估算出该岩石的形成年龄。如果我们能找到地球诞生之初形成的岩石，那么我们就能测出地球的年龄。虽然在地球表面已经很难找到古老的岩石，不过由于太阳系内的小行星和地球都诞生于同一片星云，我们可以测量坠落到地球表面的小行星陨石的年龄，这同样可以估算出地球的年龄。




根据被测物的不同，需要使用不同的放射性测年方法。在考古学中，最常见的是碳14测年法，主要适用于测量距今5万年之内的有机物。在地质学中，铀铅测年法是最常用的测年方法之一，这种方法所能测量的时间范围大约在100万～45亿年之间。1956年，美国地质学家克莱尔·帕特森通过改进后的铀铅测年法（这种改进后的方法也被称之为铅铅测年法）测量了美国亚利桑那州代亚布罗峡谷陨石中铅的同位素的含量，得出地球的年龄为45.5亿年。而目前最精确的地球年龄为45.4亿年。




地球还能存在多久？

地球是一颗行星，它已经存在了45.4亿年之久。地球还剩下多少日子呢？这得从多方面进行考虑。

人类对地球的影响很小，就算全世界的核武器爆炸，对地球母亲来说也只是挠痒痒。即使人类文明灭绝了，地球依然好好的。要想使地球毁灭，就得来一次猛烈的撞击，使地球粉身碎骨，不过目前在太阳系中并不存在这种条件，普通的小行星对地球造成不了多大的伤害。




放在整个宇宙中来说，对地球影响最大的、最直接的就是太阳。地球受太阳引力的束缚绕着太阳转，地球上的生命沐浴着阳光。如果哪一天太阳出现了问题，地球也会受到波及。地球的命运和太阳的命运是绑定在一起的。

太阳是一颗恒星，年龄为45.7亿年，质量中等偏下，在赫罗图中位于主序星带，是一颗黄矮星。黄矮星的寿命比较长，像太阳的寿命就高达100亿年，也就是说太阳还可以燃烧50多亿年。太阳内部的氢用尽之后，将会膨胀成为一颗红巨星。红巨星的体积极其巨大，到时候地球会被太阳的热浪吞噬，地球表面的温度将高达上千摄氏度。随着一声爆炸，太阳最终将会成为一颗白矮星，在这个过程中，地球还将继续围绕这颗白矮星运转。由于新生的白矮星的质量比太阳的质量小，地球的运转轨道将会更远。




如上图所示，当太阳变成红巨星，从地球上所看到的太阳。

上面有考虑地球所处的环境，如果忽略这些因素，将地球看作一个孤立的体系，地球还能存在多久？

其实在银河系中就存在一类不绕任何恒星运转的行星，可以将它们称之为流浪行星。这样的行星环境就可以看作一个孤立的体系。对于一个孤立体系，其内部的熵（混乱度）一直在增加，这意味着地球最终会走向死寂。即使没有太阳的影响，地球也终将走向衰老死亡，不过地球并不会自行爆炸解体。




不管是行星还是恒星，都是由化学元素构成的。放射性元素都会发生衰变，稳定元素中不稳定的同位素也会发生衰变。而行星内部的高温除了诞生之时的余温，大部分都源于放射性元素衰变产生的热量。随着时间的推移，最终地球内部将逐渐冷却，地壳活动也会消失，一切都归于平静。如果地球不被宇宙中某些天体（比如黑洞）吞噬，那么地球还将会存在很长时间，比目前宇宙的年龄还长。在宇宙中，某些恒星的年龄就高达130亿年，它们是第1批红矮星，诞生于大爆炸之后不久。红矮星的质量比太阳小许多，银河系中75%的恒星都是红矮星，它们质量小，内部的核反应也燃烧缓慢，可以稳定的燃烧几百亿年。

地球是由化学元素（不同种类的原子）组成的，原子核由质子和中子构成。如果原子都不能稳定的存在，那么地球也就不存在了。

电子的寿命理论上是无限的。自由中子本身就不稳定，只能存在十几分钟，束缚在原子核中的中子才稳定。质子是质量最轻的重子，因此认为质子是稳定的。可在某些理论中，认为质子会发生衰变。通过日本超级神冈探测器长达十年的观测，虽然没有观察到质子衰变的明确迹象，但科学家们根据研究估计质子最低寿命下限为1.67×10^34年，这比一些理论预言的宇宙寿命还长。

由此可见，如若不被撞击或吞噬，地球的寿命将和宇宙的寿命一样长。宇宙的命运决定着地球的命运，宇宙未来怎么发展，地球就是什么结局。




上图为宇宙未来可能的三种命运走向。

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