科學家們世代以來一直相信他們已經確定了地球的末日。大約在五十億年後，當太陽耗盡其核心的氫燃料時，它將膨脹為一顆巨型紅星，最終擴展到足以吞噬內行星。根據大多數先前的研究，地球預計將成為這一過程中的受害者。然而，最新的研究表明，情況可能並非如此簡單。研究人員利用改進的恆星潮汐模型和更新的太陽質量損失估算發現，地球可能會逃過太陽的最終擴張，而不是被其吞噬。研究作者指出：「根據更新的潮汐耗散模型，地球能夠在太陽的紅巨星和漸近巨星階段生存。」
然而，得出這一結論需要重新檢視有關太陽未來演變最不確定的方面。
最新研究顯示地球可能逃過太陽的吞噬
預測地球的命運為何如此棘手？這一問題——地球最終會被正在衰退的太陽吞噬，還是能夠通過漂移到更寬的軌道中生存——多年來一直沒有得到解決，因為隨著太陽的老化，兩種強大的力量相互競爭。一方面，擴張的恆星產生潮汐交互作用，可能會將行星拉向內部；另一方面，太陽通過恆星風失去質量，削弱其重力束縛，使行星軌道漂移向外。確定哪種效應主導是困難的，因為這兩個過程涉及複雜的物理，科學家們一直難以準確建模。
研究作者指出：「地球的預測命運對潮汐模型和假定的質量損失率極為敏感。」
為了調查這一問題，研究作者使用現代恆星演化模型模擬了太陽系的未來演變。團隊專注於太陽離開其當前穩定階段後將發生的情況，並進入兩個主要擴張階段。第一個是紅巨星階段，此時太陽在耗盡其核心的氫後將顯著增大。隨後，在消耗其氦燃料後，太陽將進入漸近巨星（AGB）階段，變得更大並向太空釋放大量物質。在此階段，兩種競爭的力量開始決定行星的命運。隨著太陽的擴張，恆星和其周圍行星之間形成潮汐交互作用。
這些潮汐如同剎車，逐漸耗盡軌道能量，將行星拉得更近。先前的研究普遍得出結論，這一過程最終將把地球拖入太陽。
然而，隨著老化的太陽將通過恆星風失去大量質量，當恆星釋放物質時，其重力吸引力減弱，允許行星軌道向外移動。因此，預測地球的未來，實際上取決於確定哪種效應更強：來自潮汐的向內拉力，還是由於質量損失而造成的向外推力。研究人員重新檢視了這一問題，使用了過去十五年開發的更先進的潮汐模型。這些更新的計算顯示，巨型恆星對潮汐能量的耗散效率低於早期估計。簡而言之，未來的太陽在將地球向內拉動方面可能沒有科學家們之前認為的那麼有效。
地球的未來依賴於太陽質量損失的預測
團隊還檢查了太陽在其最終演化階段可能損失的質量。為了改善他們的估算，他們研究了 L2 Puppis 的觀測結果，這是一顆附近的老化恆星，通常被描述為太陽未來的縮影。通過分析這一恆星類比，研究人員獲得了對類似太陽的恆星在生命結束時釋放物質的速度的更新約束。當研究人員將修訂的潮汐物理與現代質量損失估算結合時，平衡發生了顯著的轉變。模擬顯示，地球的軌道可能會擴大到足以在紅巨星和 AGB 階段時保持在太陽的最大尺寸之外。
在這些情境下，火星也能夠存活，而擴張的太陽則持續吞噬水星和金星。
這些發現表明，較弱的潮汐效應，加上太陽的巨大質量損失，可能為地球提供了一個避免許多早期研究預測的火熱命運的機會。然而，這並不意味著在數十億年後地球上的生命仍會繁榮。屆時的強烈太陽輻射可能會使該星球變得不適合居住。這項研究展示了恆星物理的進步如何重塑整個行星系統的預測。儘管天文學家最近發現老化的恆星能夠吞噬附近的行星，但新的研究表明，地球的命運可能比以前認為的更不確定。
研究人員警告，結果仍然不確定。他們的發現在很大程度上取決於太陽在漸近巨星階段損失的質量，這一數量仍然難以預測。研究作者指出：「目前，地球及內太陽系的生存並未穩妥確定，並且在很大程度上取決於潮汐耗散和恆星質量損失的處理。」對於 L2 Puppis 等進化恆星的未來觀測以及改進的潮汐模型可能有助於縮小不確定性。當前，這項研究並未保證地球的生存，而是表明天文學中最熟悉的預測之一可能需要重新檢視。
該研究發表在《天文學與天體物理學》期刊上。
