在八大行星當(dāng)中,地球是唯一一顆誕生了生命的星球,生命的出現(xiàn)給地球增添了很多色彩,尤其是人類出現(xiàn)以后,解開了地球上很多的奧秘,根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道,宇宙中分布著眾多的天體,其中比較重要的天體有恒星、行星、彗星、小行星,而恒星和行星是能夠誕生生命的關(guān)鍵天體,根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道,恒星的誕生,始于宇宙中一片彌漫的星際分子云,這些星云主要由氫、氦氣體和少量塵埃組成,密度非常低,每立方厘米僅有幾十個粒子,溫度徘徊在零下200攝氏度左右,最初,坍縮的云團(tuán)會分裂成若干個更小的“云核”,每個云核都是一顆恒星的“胚胎”,這個過程被稱為碎片化。云核在引力作用下持續(xù)收縮,體積不斷變小,物質(zhì)則向中心聚集,引力勢能隨之轉(zhuǎn)化為熱能,讓云核的溫度和壓力逐漸攀升。
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此時的云核被稱為原恒星,它還不具備恒星的核心特征,只是一個不斷升溫的致密氣團(tuán)。隨著坍縮的推進(jìn),原恒星的自轉(zhuǎn)速度會越來越快,這是角動量守恒定律的必然結(jié)果,高速自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,會讓原恒星的物質(zhì)難以向兩極方向收縮,卻能向赤道方向延展,最終形成一個中間厚、兩極薄的原恒星盤,當(dāng)原恒星核心的溫度達(dá)到1000萬攝氏度,壓力突破數(shù)百萬個大氣壓時,宇宙中最壯麗的核反應(yīng)便會啟動:氫原子核在高溫高壓下克服庫侖斥力,發(fā)生核聚變,四個氫核聚變成一個氦核,同時釋放出巨大的能量。
這些能量以光和熱的形式向外輻射,形成的輻射壓會與向內(nèi)的引力達(dá)到平衡,引力坍縮就此停止,一顆真正的恒星就此誕生,天文學(xué)上稱這個階段為主序星階段,恒星一生中90%以上的時間都會在這個階段度過。
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而行星的誕生和恒星緊密相伴,其搖籃是恒星形成過程中產(chǎn)生的原恒星盤,當(dāng)中心的原恒星逐漸升溫、自轉(zhuǎn)趨于穩(wěn)定后,原恒星盤內(nèi)的固態(tài)顆粒便開始了最初的演化,這些微米級的塵埃粒子,會在旋轉(zhuǎn)過程中不斷碰撞、吸附,在摩擦力和靜電力的作用下,小顆粒聚合成大顆粒,這是行星形成的關(guān)鍵一步,星子之間的引力相互作用,會引發(fā)大規(guī)模的碰撞和合并,較小的星子會被較大的星子吞噬,大星子的質(zhì)量持續(xù)增加,核心的壓力和溫度也會隨之升高,經(jīng)過數(shù)百萬年的吞并和演化,一部分星子最終成長為擁有穩(wěn)定引力,能夠清空軌道附近小行星的行星胚胎。這個時候,行星的最終形態(tài)會受到恒星距離的影響,呈現(xiàn)出明顯的變化。
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在恒星附近的高溫區(qū)域,水、氨等容易揮發(fā)的物質(zhì)會被恒星輻射蒸發(fā),只有巖石和金屬等耐高溫的物質(zhì)得以留存,這些物質(zhì)逐漸聚集成體積較小、密度較高的類地行星,比如說太陽系中的水星、金星、地球和火星,看到這里,相信很多人會產(chǎn)生一個疑問,為什么在太陽系當(dāng)中,只有地球誕生了生命?對此科學(xué)家認(rèn)為,地球的位置堪稱最好,它位于太陽系的宜居帶,和太陽的距離恰到好處,所以能夠保持適宜的溫度,而且地球的體積和質(zhì)量也恰到好處。按照牛頓的萬有引力定律,質(zhì)量決定引力大小。若地球體積過小,引力不足以束縛住大氣層,水蒸氣等氣體也會逃逸到太空,最終變成一顆荒蕪的“死星”;若體積過大,引力過強(qiáng),地表物質(zhì)會被牢牢束縛,難以發(fā)生碰撞融合,無法形成生命所需的有機(jī)物質(zhì)。
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而地球的大小,恰好能讓無機(jī)物質(zhì)在閃電、潮汐等作用下碰撞融合,逐步形成蛋白質(zhì)等生命“基石”,為生命的誕生奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。地球的磁場和大氣層更是生命守護(hù)神,宇宙中充斥著高能射線,就像是無形的激光威脅著生命,但是地球強(qiáng)大的磁場形成一道防護(hù)罩,將這些射線阻擋在了外面,除此之外生命的誕生還需要無數(shù)巧合與漫長的穩(wěn)定期。從早期單細(xì)胞生命出現(xiàn),到如今復(fù)雜多樣的生態(tài)系統(tǒng),地球經(jīng)歷了數(shù)十億年的演化,期間雖有物種滅絕,但整體環(huán)境始終保持相對穩(wěn)定。而太陽系的其他行星,要么像火星一樣因體積小失去磁場和大氣,變得寒冷干燥;要么像木星、土星等氣態(tài)行星,缺乏固體表面和穩(wěn)定環(huán)境,均無法滿足生命誕生與演化的苛刻條件。
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在宇宙中恒星和行星的數(shù)量非常多,在銀河系中就存在1000億到4000億顆恒星,400億到1000億顆行星,放眼整個宇宙,天體的數(shù)量更多,但是科學(xué)家認(rèn)為,再過1000萬億年以后,我們熟悉的宇宙將會不復(fù)存在,到時候整個宇宙將會一片虛無,雖然有零散的粒子,但是沒有一個是可以觸摸的,因為暗能量已經(jīng)超過了引力,基本粒子已經(jīng)不足以聚合成為更大的粒子,如果暗能量不足以撕裂宇宙,宇宙又無法收縮成黑洞,它將會迎來熱寂,也就是傳說中的時間盡頭,這個時候我們的宇宙中將不會存在任何的光源,包括地球和眾多星系在內(nèi)的行星和恒星都會消失,宇宙將變得漆黑一片。暗能量是一種被假設(shè)存在的、驅(qū)動宇宙加速膨脹的未知能量形式,它無法被直接觀測,其存在是科學(xué)家基于宇宙膨脹規(guī)律的推論。
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20世紀(jì)末,天文學(xué)家通過觀測遙遠(yuǎn)超新星的亮度變化發(fā)現(xiàn),宇宙的膨脹并非勻速減速,而是處于加速膨脹狀態(tài)。根據(jù)萬有引力定律,宇宙中的物質(zhì)引力本應(yīng)阻礙膨脹、讓其減速,這一矛盾現(xiàn)象意味著宇宙中存在一種未知的排斥性力量,科學(xué)家將其命名為暗能量。暗能量占據(jù)了宇宙總質(zhì)能的約68%,遠(yuǎn)超暗物質(zhì)(約27%)和可見物質(zhì)(約5%)的占比。它具有獨特的物理特性:壓強(qiáng)為負(fù)值,能產(chǎn)生與引力相反的排斥力,且這種排斥力會隨著宇宙空間的膨脹而增強(qiáng),進(jìn)而推動宇宙膨脹速度不斷加快。雖然說現(xiàn)在科學(xué)家還沒有捕捉到暗能量,但是它確實存在宇宙當(dāng)中,可能有很多不知道什么是熱寂,熱力學(xué)第二定律指出,孤立系統(tǒng)的熵總是自發(fā)地向增大的方向發(fā)展,不會主動減小。
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宇宙被視為一個最大的孤立系統(tǒng),沒有外部能量和物質(zhì)的輸入,其內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化過程必然伴隨著熵的增加,隨著時間的推移,宇宙中所有的天體都會逐漸解體,物質(zhì)粒子會不斷擴(kuò)散、碰撞,能量會從高能區(qū)域向低能區(qū)域均勻的傳遞,當(dāng)宇宙中的熵達(dá)到最大值的時候,整個宇宙的溫度會趨于一致,形成熱平衡狀態(tài),這個時候宇宙中不再有溫度差,而溫度差是驅(qū)動一切能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),沒有溫度差,就無法形成熱傳遞,無法推動機(jī)械運動,化學(xué)反應(yīng)、生命活動等任何需要能量輸入的過程。在熱寂狀態(tài)下,宇宙空間會變得極度空曠,充斥著均勻分布的基本粒子和輻射,沒有恒星的光芒,沒有行星的運轉(zhuǎn),更沒有生命存在的痕跡。
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所有宏觀的有序結(jié)構(gòu)都已瓦解,只剩下微觀粒子的無規(guī)則熱運動,且這種混亂狀態(tài)會永久持續(xù),不會再自發(fā)地形成新的有序天體或生命。除了這個假說之外,在科學(xué)界還有其他關(guān)于宇宙結(jié)局的說法,比如說大撕裂,大撕裂假說是基于宇宙加速膨脹現(xiàn)象提出的一種宇宙終極命運猜想,該假說認(rèn)為,暗能量的排斥力會隨著宇宙膨脹持續(xù)增強(qiáng),最終撕裂宇宙中從星系到原子的所有結(jié)構(gòu)。這一假說的核心前提與暗能量的特性緊密相關(guān)。我們目前觀測到的宇宙膨脹正在加速,而暗能量被認(rèn)為是驅(qū)動這一加速的關(guān)鍵力量。在大撕裂假說的模型里,暗能量并非恒定不變的宇宙學(xué)常數(shù),而是一種被稱為“幻影能量”的動態(tài)能量形式——它的能量密度會隨著宇宙空間的膨脹不斷升高,帶來的排斥力也會同步急劇增強(qiáng)。
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在宇宙演化的早期,引力的作用遠(yuǎn)大于暗能量的排斥力,這讓星系得以形成,恒星能在引力束縛下穩(wěn)定燃燒。但隨著時間推移,幻影能量的排斥力會逐漸超越引力。按照假說的推演,這一過程會分階段摧毀宇宙中的各級結(jié)構(gòu),當(dāng)大撕裂進(jìn)入最后階段,排斥力會突破微觀世界的束縛。它會先撕裂行星、恒星等天體的物質(zhì)結(jié)構(gòu),讓巖石、金屬等宏觀物質(zhì)分解為分子和原子;緊接著,原子結(jié)構(gòu)也無法維持,原子核與核外電子會被強(qiáng)行剝離;最終,即便是構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子,也會被這股強(qiáng)大的排斥力撕裂,宇宙徹底分解為最基礎(chǔ)的粒子,陷入一片混沌的狀態(tài)。大撕裂假說的成立與否,取決于暗能量的本質(zhì)和演化規(guī)律,而目前人類對暗能量的認(rèn)知依然有限。
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