太阳要少﹃活﹄十亿年？ 科学家VS天文学家：金属丰度减少成争论关键
你能想象一个没有太阳的世界是怎样的吗？据天文学家研究表明，如果没有太阳，一周内地球平均地表温度将下降至低于零下17.78摄氏度，一年则会骤降至零下73.33摄氏度，绝大部分生命体会因为阳光的消失而烟消云散。
然而，对我们如此重要的太阳却要提前10亿年消失！近日，据国外科学家对太阳金属丰度的研究表明，我们可能将太阳的寿命高估了10亿年，太阳有可能比我们以前预计的要提前10亿年走向死亡。
元素丰度掌控太阳命门
所谓的太阳金属丰度是除氢氦以外的太阳元素丰度的总称，此金属不同于我们通常所说的金属，由于太阳中氢元素和氦元素的含量占了绝大多数，天文学家把太阳中的所有更重的元素都称为“金属”。虽然这些金属的含量微少，却影响着太阳的命运。瑞典斯德哥尔摩大学研究太阳金属丰度的物理学家萨尼·瓦尼奥奇表示，极少量的金属就足以彻底改变恒星的行为，金属丰度基本上能告诉你这颗恒星将如何死去。
据了解，以前的科学家根据忽略转动效应的标准太阳模型，推算出太阳的寿命约为100亿年，但这只是由恒星演化程序模拟得到的一个理论值，并不是一个真实值。
二十年前，天文学家对太阳直接或间接的测量结果都表明，太阳的金属丰度在1.8%左右，但在最新的太阳光谱测量表明，太阳的金属丰度仅有1.3%，远低于之前的测量结果。由此科学家推断，太阳的寿命也会相应的减少10亿年。
大气模型影响太阳寿命估算
最新研究所采用的太阳光谱测量，通常是指天文学家通过太阳光谱分析得出氢、碳、氮、氧、铁等所有能测的元素的谱线，与太阳大气模型给出的谱线进行比较，当两者一致时，大气模型中所采用的氢、碳、氮、氧、铁等元素的丰度就认为是太阳光球层的元素丰度。“不过这种方法无法获得氦、氖、氩等惰性气体的相对丰度，太阳表面的氦元素丰度只能由日震学推断给出。”北京师范大学天文系的杨伍明副教授说。
可是，为什么前后两次测量的太阳金属丰度会有这么大的差异？
杨伍明对此的解释是：“旧的太阳金属丰度是由局部热动平衡的一维大气模型结合观测谱线推导给出，而新的太阳金属丰度则是由非局部热动平衡的三维大气模型结合观测谱线推导给出。旧的一维大气模型被认为忽略了许多物理因素，有科学家认为新的大气模型更接近真实情况，正是大气模型的改善以及原子、分子跃迁几率数据更新等造成新旧金属元素丰度的不同。”
据介绍，在恒星演化中，如果其他条件不变，金属丰度减小会导致中心核反应产生的能量更容易向外辐射；而能量容易向外辐射，则会导致恒星更容易收缩，使得恒星中心的密度、温度等增大。也就是说，密度、温度的升高会使氢燃烧速率加快，从而导致中心氢燃烧的总时间缩短，使得太阳模型的主序寿命缩短。不过，如果其他条件改变，比如氢元素丰度增加或者考虑太阳的自转对其演化的影响，那么上述科学家所说的“寿命减少”也就不存在了。
寿命几何事关恒星演化理论
对于太阳金属元素丰度的争论，南京大学天文与空间科学学院的教授陈鹏飞认为最开始推出的太阳寿命是正确的，太阳的寿命并不会减少10亿年。“第一，人造卫星对太阳风中金属丰度的测量结果是支持1.8%的；第二，太阳表面的光球层密度足够高，以往采用局部热平衡模型的近似合理；第三，新模型考虑了太阳大气的非均匀性确实是一个进步，但也忽略了其他一些因素，比如磁场的影响；第四，即使退一步说新模型的结果是对的，但由于金属丰度的分布可能是不均匀的，太阳表面的金属丰度也许和内部存在差异。”陈鹏飞说。
与此同时，澳大利亚国立大学的天体物理学家马丁·阿斯普朗德则坚持认为，1.3%的太阳金属丰度是正确的。他表示，天文学的方方面面都会因此受到影响，对恒星演化的准确认识，几乎奠定了一切的基础。
那么，如果天文学家确实将太阳寿命高估了10亿年，需要对哪些理论进行修正呢？
在杨伍明看来，如果太阳的生命真的被高估10亿年，这说明天文学家之前建立的恒星演化理论不够完备，他们需要重新审视之前建立的恒星演化理论和模型。例如，标准的恒星演化理论都忽略了恒星转动的影响，而事实上所有的恒星都在转动。“天文学对星团、星系等的研究在一定程度上过于依赖恒星演化理论，如果恒星演化理论错了，之前对星团、银河系等的认识也需调整。”
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