太阳98%是氢和氦,剩余2%是什么?

太阳是距离地球最近的恒星,也是科学家研究其他恒星的参考。

根据人类目前对太阳的了解,太阳至少含有98%的氢和氦,这是自然界最轻、最丰富的两种元素,太阳能量的99%,都来源于氢氦核聚变。太阳剩余的2%成为一个悬而未解的问题,这部分可能由较重的元素构成,比如碳、氧。

虽然只有2%,但几乎所有的恒星,天文学家都套用太阳的元素比例,即使相差1%,乘以宇宙中的全部恒星,也会对整个宇宙模型产生巨大影响!

中微子帮助天文学家了解太阳:

在没有发现中微子之前,天文学家主要通过太阳光的颜色来确定元素组成,但是想要确定质量较重、占比较少的元素时,这个方法的准确度十分有限。

随着太阳探测器的近距离观察,天文学家最终确定的太阳成分比例为——98.6%的氢和氦,1.4%的碳、氮、氧等元素。

这个调整看似只有0.6%,乘以宇宙中的恒星数量后,目前宇宙模型里的氧气含量直接减少了40%。

随着中微子的发现,我们了解到,当太阳照射我们时,每秒都有成千上万亿的中微子穿过我们,以接近光速的速度穿过地球。

这些中微子的能量中,有1%并非来源于氢氦核聚变。如果我们可以计算出每秒穿过地球的中微子能量,就可以了解太阳究竟释放出多少能量,进而判断太阳剩余的元素是什么。

所有核聚变反应都会释放大量中微子,一颗年轻的恒星,内部主要发生氢氦剧变,如果氦碳剧变逐渐成为能量的主要来源,恒星就会逐渐膨胀变为红巨星。了解太阳内部元素和能量来源,可以帮助人类更准确的判断太阳的寿命,进而计算出地球剩余的时间。

捕捉太阳的能量:

2007年,捕捉并检测太阳中微子的实验在意大利展开,研究团队在山下建造巨大的实验室,如果中微子穿过实验室,内部的化学液体就会闪烁,整个实验室外部包围了2300吨水,尽可能避免地球自身的中微子进入实验室内部。

然而在数年时间里,实验室都没有检测到任何数据,直到2015年,研究团队对整个实验室进行改造后,才排出其他所有干扰,真正捕捉到太阳释放的中微子。

通过长达5年的数据积累,研究团队判断出太阳至少包含3种核聚变反应,太阳中的碳、氮、氧成分可能要比想象中更多。

太阳中微子实验室中的100吨化学液体,平均每天都会闪烁20次,由于前期调整实验室花费太多时间,再经过数月,该实验室就将进入维护阶段,如果设备损耗较为严重,实验室可能会直接被放弃。

太阳中微子实验室在最后的阶段,还可以提供很多太阳中微子数据,目前实验室内的研究人员只彻底研究了约1年半的观测数据,或许未来可以给出明确的答案。

太阳寿命真的还有50亿年?

太阳中微子实验室发布的研究结果中,明确表示太阳的碳、氮、氧含量和目前的太阳模型存在冲突,并且尚未找到解决冲突的方式。

这意味着太阳内部或许已经开始氦碳核聚变和碳氧核聚变,太阳内部存在3种核聚变,也就意味着太阳已经进入了升温期,在未来的数十亿年里,太阳温度会逐渐提升,也会开始缓慢膨胀。

当太阳的氢元素消耗殆尽,氦碳核聚变和碳氧核聚变成为主导核聚变,太阳内部能量的爆发就会大于自身引力,从而快速膨胀成红巨星。

人类想要继续在太阳系生存,需要随着太阳的升温和膨胀,逐渐将地球转移到全新的“太阳宜居带”,最终需要移动到木星附近,才能继续借助变为红巨星的太阳继续生存。

太阳留给人类的时间,并没有50亿年,就算地球移动到木星附近,失去木星的引力保护,小行星撞击地球的几率也会大大增加,随着太阳的继续演变,红巨星最终会坍塌为白矮星,这时候地球必须距离白矮星非常近,才能获得足够的能量,并且距离越近,受到的辐射也就越强。

即使人类可以移动地球,一直生活在太阳系,最终的也无法获得足够的能量,白矮星的辐射也会严重影响地球生命的健康。或许在太阳寿终正寝之前离开太阳系,才是未来人类唯一的出路!

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