1894年,波士顿一个名叫珀西瓦尔·洛厄尔的富二代,在亚利桑那州的沙漠里建了一座私人天文台。当时,他雇了一批顶尖的天文学家,夜复一夜的盯着火星,画下了数百张“运河”图。
不过很少有人注意到,当年洛厄尔天文台,还做过一件不起眼的事情。原来,天文学家用当时最先进的观测手段,追踪了地球与太阳之间的距离变化,不过当时并没有引起重视。
直到2004年,俄罗斯动力学专家克拉辛斯基和布伦伯格,做了一件很朴素的事。他们把过去几十年对金星、火星的雷达测距数据,和对水手号、先锋号探测器的跟踪数据汇总到一起,用轨道动力学反推回去。
结果得出了这样一个结论:地球在以每年约15厘米的速度远离太阳。
那么,为什么会出现这种情况?
太阳正在一刻不停的燃烧氢,四个氢原子核挤成一颗氦原子核,总质量会少一丁点。所以这一丁点质量,按照爱因斯坦那个E=mc²的公式,变成了太阳的光和热。每一秒,太阳把大约400万吨质量“烧掉”,变成能量辐射到整个太阳系中。
科学家发现,太阳在物理学意义上,真的在变轻。太阳每秒亏损427万到470万吨质量。45亿年以来,太阳已经烧掉了一整个土星的质量。而且,太阳还在不停往外“刮风”。太阳风这种持续向外喷射的带电粒子流,每年又带走另外160万吨上下的物质。
所以太阳变轻了,对地球的拉力就变小了。拉力变小,地球的轨道半径就会悄悄往外挪。天体物理学家布赖恩·迪乔治专门算过一笔账:单是太阳质量流失导致的引力减弱,就可以让地球每年远离太阳约6厘米。
而且,地球对太阳会引起微弱的潮汐隆起。这个隆起的引力反馈,会让一部分角动量,从太阳的自转转移到地球的公转轨道上。根据计算结果,因为地球的原因,太阳的自转速率,每个世纪会减慢3毫秒。
简单来说就是,太阳质量流失提供了每年约6厘米的推力,而潮汐作用补上了剩下的几厘米,合在一起差不多就是15厘米。
那么,这对地球来说有影响吗?
可能你会觉得,地球越离越远,辐射越弱,温度应该越低。但是,这件事最反直觉的地方就在这里。真正需要担心的,不是地球在远离太阳,而是它远离的速度太慢了,远远赶不上太阳正在变亮的速度。
因为,“太阳在变轻”和“太阳在变亮”本来就是一回事。核心的氢燃烧掉一点,氦就积攒一点,核心密度就增加一点,聚变反应效率就提高一点,太阳就亮一点。这个变亮的速度是,每一亿年增加1%。
而且这个增亮是不可逆的,根据研究,10亿年后太阳亮度会比今天高出约10%。到时候,地球表面温度将超过宜居带上限,海洋开始剧烈蒸发。
水蒸气本身就是一种强力温室气体,它会开启一个失控的正反馈:越热越蒸发,越蒸发越热。所以地球会一步一步变成现在的金星。
不过有一件事值得庆幸,就是太阳留给人类的时间还很多,或许在太阳的寿命终结之前,人类的科技就已经足以在宇宙中,寻求其他宜居的家园了。