逃离世界末日

迈克尔·哈恩+丹尼尔·伍尔夫·萨文++于巧峰

让我们乐观地假设我们可以设法避免自己造成的原子能大屠杀、毁灭性的行星撞击，或者来自附近的超新星的致命辐射。这样，我们还有60亿年的时间，那时，太阳会变成红巨星，膨胀到地球的轨道，熔化掉我们所在的星球。这听起来是很长的时间，但不要太放松，世界末日的到来会比这快得多。

从某些方面来看，地球位于太阳系中一个很不稳定的位置上。在一个特定范围的轨道距离里，行星表面既有液态水（这被认为是生命所必需的），也有足够的二氧化碳来进行光合作用。这个范围被称为光合作用可居住区域。地球仅仅是在太阳的可居住区域里绕轨道运行。一些科学家估计，其内缘位于750万千米之外，仅有地球和太阳之间的距离的5%。

而且那个内缘正在外移。我们的太阳是一个由自身重力将气体聚合在一起的巨大球体。在它的内部，巨大的压力和热量让氢聚变为氦。4个氢原子形成1个氦核。每形成一个氦核，太阳的核子就会减少三个，核心的外在压力也会降低（因为按体积来计算的话，压力与核子的数量成正比）。这样，太阳的外层会更严重地挤压其核心，增加其压力、温度和融合率，因此太阳的亮度每10亿年会增长10%。

地球应对太阳亮度不断增加的的方式之一是减少保温层的厚度，保温层由大气中的二氧化碳组成。地球气温上升会加快水和硅酸盐岩石之间的反应，从大气中吸收二氧化碳。

最终，不断变暖的阳光将导致二氧化碳降到非常低的水平，以至于植物开始死去。首先死去的是C3植物，之所以这么称呼它们，是因为它们的光合作用过程涉及一个含3个碳原子的分子。大多数植物都是C3类植物，包括小麦、水稻、大麦、燕麦、大豆、花生、椰子、香蕉、土豆、棉花和大多数的树木。在大约2亿年的时间里，当二氧化碳浓度低于0.15‰时（现在是0.4‰），C3植物将会消失。

文明主要依赖于C3植物，按照美元价值来计算的话，全球约85%的农业产值来自C3植物。另一类植物是C4植物，它们的光合作用形式涉及4个碳原子，在很多情况下更有效率。尽管C4植物仅占植物物种的3%，其光合作用却占到了地球上总光合作用的25%。我们可以利用基因工程扩大C4植物的列表。现有的C4植物包括玉米、高粱、小米、甘蔗以及一些草本植物和杂草。

我们已经做出努力希望把大米从C3植物转化为C4植物，这样，在当前的条件下可以使大米增产约50%。在二氧化碳浓度下降到0.1‰时，地球上唯一的大米将是C4大米。C4植物被认为是植物随着大气中二氧化碳含量的降低而做出的进化。很可能，随着C3植物的相继死去，C4物种将继续自然扩张，以填充生态系统中新开启的生态环境。

不幸的是，在C3植物消失之后约3亿年的时间里，C4植物也会消亡。因为当二氧化碳浓度低于0.01‰时，没有任何一种植物能够存活下去。

一旦植物消失，不再补充大气中的氧气，动物将消失。目前地球上的氧气还没有已知的重要非生物来源。一旦植物消失了，氧气将成为不可再生资源。大型动物在几百万年内就会窒息而死，小型的、更坚韧的动物可能会存活更长一些时间。某些微生物种可能会利用代谢反应幸存下来，因为代谢反应不依赖于二氧化碳和氧气，而是使用硫酸盐或铁等材料。

来看这些数字：在区区5亿年左右的时间里，将没有人类能够存活在地球上，至少一些假想的受控环境之外不会有人生存。事情会变得更糟。大气中的二氧化碳消失之后，不能再调节地球的表面温度，地球会变得非常热。大约10亿年后，地球表面平均温度将从当前的17℃增加至45℃以上。重要的生化过程在温度达到45℃以上时就会关闭，使得地球的大部分地方无法居住，动物需要迁移到较冷的两极去生存；但在15亿年后，两极也会太热，连蟑螂也不能幸免于难。

现在，我们可以做几件事情来延缓我们的死期。比如，我们可以移动地球的轨道。如果我们发射一枚直径100千米的小行星，让它绕着太阳以一个椭圆轨道运行，每5000年接近地球一次，就可以用引力慢慢地推动地球轨道远离太阳，但要保证它不会发生意外而撞上地球。还有一个不那么危险的选择，我们可以在地球后面建立一个巨大的太阳帆，让这个帆拖着地球远离太阳。这个太阳帆就像一个风筝，来自太阳的光子是风，而太阳帆和地球之间的引力则是线。帆的直径需为地球直径的20倍，但质量只需是珠穆朗玛峰的2%，即1万亿吨。原则上，这样的策略可以让地球保持在适于居住的区域内，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检测技术来探测它。

另一个生存选择是更复杂还是更简单取决于你的视角。未来的地球对非生物生命来说实际是一个美好的家园——比现在的地球更好。首先，明亮的太阳将提供更丰富的太阳能，天气也会更好。

太阳就是一个发电机，每24天左右绕轴旋转一周，产生的巨大磁暴会破坏地球的通信网络，导致电网超载，并损害轨道卫星。现在的机器人需要担心它们的电路被太阳风暴烧焦， 如1989年导致魁北克大部分地区电源故障的大型太阳风暴。据估计，目前这种风暴大约每100年发生一次或者两次。但随着太阳年龄不断增大，这种旋转会减速，磁暴也会减弱。

鉴于这些事实，我们人类或许只需决定把自己上传进机器，就可以在将来这个糟糕的地球上过得相对舒适一些。这要求先进的计算资源和对神经科学更深入的了解。现在没有已知的基本原因可以解释为什么我们不能把我们的生物硬件替换成机器零件，或许在未来的几百万年时间里我们会找到答案。