如何生存世界末日

l让我们乐观一点，假设我们成功地避免了一场自己造成的核灾难，一颗濒临灭绝的小行星，或者来自附近超新星的致命辐射。在太阳变成红巨星，膨胀到地球轨道并融化地球之前，还有60亿年的时间。听起来需要很多时间。

但是不要太放松。世界末日来得比这早多了。

在某种程度上，地球在太阳系中处于一个危险的位置。在一定的轨道距离内，一颗行星既可以有液态水(这被认为是生命的必要条件)，也可以有足够的大气CO₂进行光合作用。这个范围被称为光合作用宜居带。地球仅仅在太阳带内运行。一些科学家估计，内缘距离地球只有750万公里，只有地球到太阳距离的5%。

并且那个内边缘正在走出去。我们的阳光是一个巨大的气体，通过其自身的重力保持在一起。在其中心，强烈的压力和热熔氢核聚象形成氦。制作一个氦核需要四个氢。随着阳光核心的核数量在形成的每个氦核中减少三个时，核心的向外压力也降低（因为压力与每体积的核数成比例）。作为响应，太阳的外层挤压核心较硬，增加其压力，温度和融合率，导致每十亿年的亮度增长10％。

地球对这种不断增加的亮度的反应，在一定程度上是通过减少由大气CO提供的暖层厚度来实现的₂。地球上不断升高的温度加速了水和硅酸盐岩石之间的反应，这反过来又吸收了CO₂在大气之外。就像在夏天把你的羽绒被换成棉布床单一样，这有助于保持地球表面的温度适宜居住。

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然而，最终，温暖的太阳会产生CO₂低到植物开始死亡的程度。首先要去的是C_3.植物，之所以称为植物，是因为它们的光合作用过程涉及一个含有三个碳原子的分子。大多数植物属于C_3.种类包括小麦、大米、大麦、燕麦、大豆、花生、椰子、香蕉、土豆、棉花和大多数树木。大约2亿年后，当CO₂浓度下降到百万分之150以下(现在是百万分之400)_3.植物会消失。

【答案】C_3.植物占全球农业产量的约85％的美元价值。另一类植物是c₄植物利用一种包含四个碳原子的光合作用，在许多条件下效率更高。尽管C₄植物只占植物种类的3%，它们占地球上总光合作用的25%。答案:C_3.植物，我们可能会转向基因工程来扩大C₄植物。今天，C.₄植物包括玉米、高粱、小米和甘蔗，以及一些草和杂草。

连蟑螂都活不下来。

人们已经开始努力将大米从C_3.变成C₄，这将导致在当前条件下收获大约50％。在100 ppm co₂，地球上唯一的米饭是c₄大米。C₄植物被认为是为了应对CO的不断消耗而进化的₂。答案:C_3.答案:C₄物种将继续自然扩展，以填补新开业的德基因斯在生态系统中。

不幸的是，C之后约3亿年_3.植物消失,C₄植物也会灭绝。当有限公司₂浓度低于10ppm，两种植物都不会存活。

一旦植物消失并停止补充大气氧气，动物就会开始消失。目前，地球上没有已知的重要非生物学氧气。一旦植物消失，氧气将是一个不可再生资源。大型动物可能会在几百万年内窒息。较小和更硬的生物可能持续更长时间。某些类型的微生物可能通过使用不依赖二氧化碳或氧气的代谢反应来存活，而是使用诸如硫酸铁或铁的材料。

这就是数字:在短短5亿年左右的时间里，人类将不会留在地球表面——至少，不会留在某种假想的受控环境之外。事情变得更糟了。在大气中的CO₂也不再能够调节地球表面的温度，地球将开始变得非常热。大约10亿年后，地球表面的平均温度将从目前的17摄氏度上升到45摄氏度以上。当温度超过45摄氏度时，重要的生物化学过程就会停止，导致行星表面的大部分区域无法居住。动物需要迁移到较冷的极地才能生存;但15亿年后，即使是两极也会过热。连蟑螂都活不下来。

现在，有几件事我们可以做，以保持我们的执行。例如，我们可以移动地球的轨道。如果我们在椭圆轨道上发射一颗100公里宽的小行星，并每5000年靠近地球一次，我们就可以慢慢地将行星的轨道推离太阳更远，前提是我们不小心撞到了地球。作为一个不那么危险的替代方案，我们可以在地球后面建造一个巨大的太阳帆，其质量足以将地球从太阳上拖走。这种帆的作用就像风筝，来自太阳的光子就是风，太阳帆和地球之间的引力就是弦。这种帆的直径需要是地球直径的20倍，但质量只有珠穆朗玛峰的2%，也就是一万亿公吨。原则上，像这样的策略可以使地球保持在可居住地带，直到太阳膨胀成一颗红巨星。(如果其他文明已经建造了这么大的太阳帆，我们可以使用目前用于寻找系外行星的光度技术来探测它。)

根据您的观点，另一个生存选择更复杂或更简单。未来的地球实际上将是一个令人愉快的家庭，对非生物生活更好 - 比今天更好。有一件事，较光的太阳将提供更丰富的太阳能。太空天气也会更好。太阳是一个动力在其轴上旋转每24天，产生巨大的磁场风暴，破坏通信网络，过载电网和损坏卫星损坏。今天的机器人需要担心他们的电路可以由太阳风暴炸，例如1989年的大太阳风暴，导致魁北克大部分电力失效。目前，估计这些风暴均为每世纪曾经或两次发生。但随着阳光变化，这种旋转向下减速，磁风暴会减轻。

鉴于这些事实，我们人类可能会根本决定将自己上传到机器中，这对缺陷未来地球相对舒适。这将需要高级计算资源和对神经科学的更深入了解，而不是目前可用的神经科学，但没有已知的根本原因，为什么我们无法为机器人替代交换我们的生物硬件。我们可能会在接下来的几亿年里弄清楚它。

迈克尔·哈恩和丹尼尔·沃尔夫·萨文是哥伦比亚大学的天体物理学家。

本文最初发表于2016年5月的《Aging》杂志。