逃離世界末日

邁克爾·哈恩+丹尼爾·伍爾夫·薩文++于巧峰

讓我們樂觀地假設(shè)我們可以設(shè)法避免自己造成的原子能大屠殺、毀滅性的行星撞擊，或者來自附近的超新星的致命輻射。這樣，我們還有60億年的時間，那時，太陽會變成紅巨星，膨脹到地球的軌道，熔化掉我們所在的星球。這聽起來是很長的時間，但不要太放松，世界末日的到來會比這快得多。

從某些方面來看，地球位于太陽系中一個很不穩(wěn)定的位置上。在一個特定范圍的軌道距離里，行星表面既有液態(tài)水（這被認為是生命所必需的），也有足夠的二氧化碳來進行光合作用。這個范圍被稱為光合作用可居住區(qū)域。地球僅僅是在太陽的可居住區(qū)域里繞軌道運行。一些科學(xué)家估計，其內(nèi)緣位于750萬千米之外，僅有地球和太陽之間的距離的5%。

而且那個內(nèi)緣正在外移。我們的太陽是一個由自身重力將氣體聚合在一起的巨大球體。在它的內(nèi)部，巨大的壓力和熱量讓氫聚變?yōu)楹ぁ?個氫原子形成1個氦核。每形成一個氦核，太陽的核子就會減少三個，核心的外在壓力也會降低（因為按體積來計算的話，壓力與核子的數(shù)量成正比）。這樣，太陽的外層會更嚴重地擠壓其核心，增加其壓力、溫度和融合率，因此太陽的亮度每10億年會增長10%。

地球應(yīng)對太陽亮度不斷增加的的方式之一是減少保溫層的厚度，保溫層由大氣中的二氧化碳組成。地球氣溫上升會加快水和硅酸鹽巖石之間的反應(yīng)，從大氣中吸收二氧化碳。

最終，不斷變暖的陽光將導(dǎo)致二氧化碳降到非常低的水平，以至于植物開始死去。首先死去的是C3植物，之所以這么稱呼它們，是因為它們的光合作用過程涉及一個含3個碳原子的分子。大多數(shù)植物都是C3類植物，包括小麥、水稻、大麥、燕麥、大豆、花生、椰子、香蕉、土豆、棉花和大多數(shù)的樹木。在大約2億年的時間里，當二氧化碳濃度低于0.15‰時（現(xiàn)在是0.4‰），C3植物將會消失。

文明主要依賴于C3植物，按照美元價值來計算的話，全球約85%的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值來自C3植物。另一類植物是C4植物，它們的光合作用形式涉及4個碳原子，在很多情況下更有效率。盡管C4植物僅占植物物種的3%，其光合作用卻占到了地球上總光合作用的25%。我們可以利用基因工程擴大C4植物的列表?，F(xiàn)有的C4植物包括玉米、高粱、小米、甘蔗以及一些草本植物和雜草。

我們已經(jīng)做出努力希望把大米從C3植物轉(zhuǎn)化為C4植物，這樣，在當前的條件下可以使大米增產(chǎn)約50%。在二氧化碳濃度下降到0.1‰時，地球上唯一的大米將是C4大米。C4植物被認為是植物隨著大氣中二氧化碳含量的降低而做出的進化。很可能，隨著C3植物的相繼死去，C4物種將繼續(xù)自然擴張，以填充生態(tài)系統(tǒng)中新開啟的生態(tài)環(huán)境。

不幸的是，在C3植物消失之后約3億年的時間里，C4植物也會消亡。因為當二氧化碳濃度低于0.01‰時，沒有任何一種植物能夠存活下去。

一旦植物消失，不再補充大氣中的氧氣，動物將消失。目前地球上的氧氣還沒有已知的重要非生物來源。一旦植物消失了，氧氣將成為不可再生資源。大型動物在幾百萬年內(nèi)就會窒息而死，小型的、更堅韌的動物可能會存活更長一些時間。某些微生物種可能會利用代謝反應(yīng)幸存下來，因為代謝反應(yīng)不依賴于二氧化碳和氧氣，而是使用硫酸鹽或鐵等材料。

來看這些數(shù)字：在區(qū)區(qū)5億年左右的時間里，將沒有人類能夠存活在地球上，至少一些假想的受控環(huán)境之外不會有人生存。事情會變得更糟。大氣中的二氧化碳消失之后，不能再調(diào)節(jié)地球的表面溫度，地球會變得非常熱。大約10億年后，地球表面平均溫度將從當前的17℃增加至45℃以上。重要的生化過程在溫度達到45℃以上時就會關(guān)閉，使得地球的大部分地方無法居住，動物需要遷移到較冷的兩極去生存；但在15億年后，兩極也會太熱，連蟑螂也不能幸免于難。

現(xiàn)在，我們可以做幾件事情來延緩我們的死期。比如，我們可以移動地球的軌道。如果我們發(fā)射一枚直徑100千米的小行星，讓它繞著太陽以一個橢圓軌道運行，每5000年接近地球一次，就可以用引力慢慢地推動地球軌道遠離太陽，但要保證它不會發(fā)生意外而撞上地球。還有一個不那么危險的選擇，我們可以在地球后面建立一個巨大的太陽帆，讓這個帆拖著地球遠離太陽。這個太陽帆就像一個風(fēng)箏，來自太陽的光子是風(fēng)，而太陽帆和地球之間的引力則是線。帆的直徑需為地球直徑的20倍，但質(zhì)量只需是珠穆朗瑪峰的2%，即1萬億噸。原則上，這樣的策略可以讓地球保持在適于居住的區(qū)域內(nèi)，直到太陽膨脹成一顆紅巨星。如果其他文明已經(jīng)建造了這么大的太陽帆，我們可以使用目前用于尋找系外行星的光度檢測技術(shù)來探測它。

另一個生存選擇是更復(fù)雜還是更簡單取決于你的視角。未來的地球?qū)Ψ巧锷鼇碚f實際是一個美好的家園——比現(xiàn)在的地球更好。首先，明亮的太陽將提供更豐富的太陽能，天氣也會更好。

太陽就是一個發(fā)電機，每24天左右繞軸旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生的巨大磁暴會破壞地球的通信網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致電網(wǎng)超載，并損害軌道衛(wèi)星?，F(xiàn)在的機器人需要擔(dān)心它們的電路被太陽風(fēng)暴燒焦， 如1989年導(dǎo)致魁北克大部分地區(qū)電源故障的大型太陽風(fēng)暴。據(jù)估計，目前這種風(fēng)暴大約每100年發(fā)生一次或者兩次。但隨著太陽年齡不斷增大，這種旋轉(zhuǎn)會減速，磁暴也會減弱。

鑒于這些事實，我們?nèi)祟惢蛟S只需決定把自己上傳進機器，就可以在將來這個糟糕的地球上過得相對舒適一些。這要求先進的計算資源和對神經(jīng)科學(xué)更深入的了解。現(xiàn)在沒有已知的基本原因可以解釋為什么我們不能把我們的生物硬件替換成機器零件，或許在未來的幾百萬年時間里我們會找到答案。