如果地球脱离太阳系，成为「流浪星球」，人类应如何以现有科技维持生存？

大脚吴妈

幸运的是，月球仍然作为地球的一颗卫星保留了下来，但地球却已经离太阳系越飘越远了 现有的科技应该妥妥的马上跪，所以比较好奇，如果是再点出几个有理论基础的技术的情况下呢？比如聚变反应？
作者：一点资讯

小雨粑粑2012

序
一场雪下了很久很久，整个大气层几乎都落到了地面上，几十米厚的氮雪覆盖全球。
海洋冻结，上千米厚的冰层令人绝望。
永恒的夜晚不再有月光，只有星空下的火山口散发诡异的火红。
风力发电、水电、潮汐发电、太阳能发电全数停摆，化石能源发电和核能是人类最后的稻草。
而地热则是天赐的珍宝。
没有大气让你呼吸，甚至没有足够的大气压让你活着。
数百米的冻土层是难以逾越的屏障，液态淡水成为比食物更紧缺的资源。
地表恶劣的低温环境和近似真空环境让煤炭和油气生产陷入停顿：燃油冻结、泥浆冻结、机械冻结。
一口呼吸，一口水——活着，在这个永夜时代比什么都艰难。
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一、地热孤岛文明
夏威夷（冰岛等类似地区），成为一个文明的孤岛。丰富的地热能使岛上保留下来罕见的非冻土层。依托着非冻土区域，一望无际的压力棚将永夜的超低气压与地热融化氮氧雪得到的大气隔离开来。人们从基拉韦亚火山熔岩流通往大海的地方抽取温热的液态海水，注入遍布全岛的地热井，喷薄而出的热蒸汽驱动发电机，点亮了农业棚中的光合作用射灯，黝黑的火山土里，小麦和土豆正在生长。
多余的高压蒸汽沿着管道输遍整个海岸带，人们用高压热蒸汽融化海水，让海水淡化工厂得以运转。热水管线修编全岛，一处处保温棚里，人们安居乐业，整夜整夜的仰望星空——星座每年都不一样。

（永夜时代，岩浆入海处存在液态海水）
但是，他们却无法离开夏威夷半步：你没法带着地热能到处跑，而夏威夷除了地热又没有别的什么能源。
后来，他们用火山岩修了一大堆巨石阵。
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二、温泉度假村文明
辽阔的大陆一片死寂，只有昔日里大爷大妈们泡温泉的地方残留下一些文明。珍贵的温热淡水从地层深处涌出，人们就像大洋底部的热泉生态圈一样，散居在这些有温泉的地方。附近山里留下的煤矿洞让这些人得以重新驱动起蒸汽机，白炽灯挽救了基础农业。江河里的冰块被煤炭融化，基本的工农业维持了一个蒸汽时代的文明。

（重建文明的希望）
但是，失去大气水循环这条巨大的传送带，这么一点有限的水远远无力满足石油钻探对泥浆的巨大消耗——人们不允许这么珍贵的液态水被送进地层。温泉度假村文明始终未能重新运转起不远处油田的石油钻机。煤炭—蒸汽机—白炽灯—地下暖室—矿场构成了这个文明的全部。

（地热活跃区的温泉是大陆上仅存的液态水资源，而且还是淡水）
他们一直在修铁路，希望能把煤炭运到海边去。那里有数不尽的水冰，也许可以把冰运回来制成泥浆，驱动起已经迁移到地下并保温起来的石油钻机。

（行驶在氮雪地上的全封闭蒸汽机车：没有大气压，你必须全封闭；你还要定期补充氮氧雪以维持燃煤炉正常运转）
在那白色的原野里，耸立着一尊尊铁路工人的冰雕。
这是这个文明的希望，但没人知道是不是绝望。
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三、核电站文明
由于核电站的工作原理需要大量的水，所以核电站往往修建在沿海地区或者内陆江河附近。

（核电站工作原理示意图）
大降温开始后，内陆的核电站很快消耗完附近的水冰资源，然后炸了。沿海的核电站幸存了下来，它们成为永夜时代人类文明的高峰。
人们建造起大规模的压力棚，核电站产生的热水在发电后还被用于取暖和融化海冰。在大降温时代，人们就将各种物资源源不断的运到核电站。除了一只只被派往山岭的核地质勘探队外，全新的海水铀提取工厂也拔地而起。被融化的海水首先送进铀浓缩设备提取其中溶解的铀元素，然后送往淡化车间转化为淡水。
然而，随着温度的进一步下降，远方的稀土矿因为耗尽了水冰资源而停转，远处的石油化工业作为耗水大户也逐渐丧失产能，更不用说长途交通的逐渐瘫痪——铀提取工厂的产能一降再降，终于停止了正常工作。此外，地质队在交通可达范围内也未能找到高品位铀矿，这简直是个悲剧。
终于，在消耗完库存燃料棒后，铀不够了。

（核电站的命脉，燃料棒）
核电站文明取得的成就是辉煌的，但它的末日也是残酷的。
当最后一点热水的能量被永冻土吸收走以后，这个曾代表人类昼夜时代最高科技的宏伟设施，彻底陷入了死寂。离开的人们有几个幸运儿找到了其他文明，大多数则成为雪原上永恒的雕塑。
还有一种可能，是中子减速棒首先耗尽，然后也炸了……
无论什么结局，核电站文明的前途比起其他的来说，都似乎暗淡的多。
被用过的核废料静静的躺在洞库里，似乎在等待着什么。
或许是等待放射性的逐渐衰减，又或者在等待着乏燃料核电站的工作人员来找到它们。
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四、沥青湖文明
沥青湖的边上，是油田。
在大降温时代开始时，油田继续保持着生产。能源的富足让人们不担心地表水的冻结，只担心水冰的逐渐匮乏。迥异于地表愈来愈冷的环境，地下数千米处却是个温热的地方。采油井以高达70%的含水率从地下抽取着油水混合物（中国老油田的含水率甚至可高达95%以上）。
在经过油水分离之后，这些地下温水被送入燃油发电厂。发电后的地下水一方面经过净化供工农业和生活使用，另一方面又将废水回收起来经过初步处理，从一些关键注水井回灌地下，帮助采油。

（注水采油基本原理）
尽管一部分回灌地下的水会重新进入地层成为死水，但由于损耗率在一定范围内，这种生产方式可以维系很久。凭借这样的地下-地表水循环方式，油田文明得以保存很长一段时间。
当温度下降到近地表土壤圈大规模冻结后，人们一方面大规模使用油基泥浆取代水基泥浆，另一方面开始把钻井井场向地下深处转移。在使用电力为土层保温的同时，更耐低温的油基泥浆也能帮助钻头顺利穿过低温土带，进入地下深处。
只要钻到地下几千米处，那里的温度足够保持泥浆循环。
在广袤的平原上，压力棚下是保持运转的老一代采油机和注水树。在它们周围还是那些从白昼时代就包围井场的农田。光合作用射灯提供着光和热，人们耕作收获。
偶尔会有一些巨大的声音从地下深处传出，那是在几百米深的坑道中作业的新一代地下钻机，它们又发现了新的油藏或者地下水资源。
丰富的能源和地下水资源让内陆油田文明得以存续很长时间，并有机会大规模向沿海发展。而那些沿海油田则成为真正意义上的文明火种地。
总有一天，从冰封海岸走出来的石油工人会开着喷吐白烟的燃油战车驰骋在氮氧雪大地上。他们连接起周围一个个微小的温泉村文明；他们带去海冰或地下水冰，接管一座座干涸已久的矿山；他们组成探险队，去探索冰封废土上的人类遗址。
他们恢复了地矿勘探和采矿业，他们保持了石油化工业的延续，他们重新搭建了长途交通网，他们甚至大量排放温室气体让地球变温暖了那么一点点。
最后，他们代表我们的文明，熬过了大降温时代。

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五、火星文明
大降温时代开始后，全世界具有深空探索能力的国家全面转入战时体制，集中全力建造飞船准备移民火星。
人们的计划是在地球距离火星轨道最近的时候集中发射飞船，在最短的时间里以尽可能小的伤亡将尽可能多的年轻个体转移至火星。
只要能留在太阳系，什么样的代价都可以承受。
……
六、引力捕获
七、遥望太阳系
八、第一次奥尔特星云战争
九、（……）
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这个回答应该不会继续更新了。文中有不少画面或许存在理论上的瑕疵，不过我只是开一个头，自然会有感兴趣的人去完善。提供一些本回答的构思背景，供有兴趣沿此思路创作者参考。
环境：
大体上，可以想象一个土卫六的格局，不过要更极端一些。然后，不考虑自转轴的变化……不然没法玩了。
降温时间：
从当前温度下降到-200度以下，这个过程很难说需要多久。如果地球只是突然拥有一个加速度缓慢离开当前轨道，一路上精确绕行几个巨行星完成引力弹弓，最终实现脱离太阳系的话，这个过程可能比人类想象的要长久的多。旅行者1号1977年发射，现在也只能说到达太阳系边缘，而地球无法像旅行者1号那样极限接近巨行星获取引力加速，这个过程或许要比旅行者1号长几倍，或许几十倍。
降温过程里，不规则的日照仍然可以给地球提供光热，能量也会随着复杂的绕行轨道而有涨有跌，所以，大气的冻结会是一个缓慢的过程，这个时间足够让人们做很多事。
大气环境：
地球的引力没变，所以大气不会跑掉。地球的磁场还在，而且还没有离开太阳系，所以星际风的影响在降温过程里可以忽略。
降温是个缓慢的过程，而氧气和氮气的沸点相差也不太远，所以大气压会较为稳定的保持下去，直到温度达到-183以后氧气开始大规模液化。大气压的下降一开始会比较慢，当氧气开始凝固后则会雪崩式的下降，加速其他气体凝固过程。
考虑到缓慢离开现有轨道进入系外的过程仍然会接受不规律的太阳辐射，大气环流在大气彻底冻结之前都会存在。所以，会不会一直下雪，见仁见智吧。
地表环境：
缓慢的降温过程，让海洋—大气之间的水交换可以持续较长的时间，这个时间可能足够让两极冰盖扩展、山地冰川扩展。温室气体会将这个过程延长，在赤道均温降低到0度之前，漫长的雨雪天气会是主流。洪水会杀死一大批人，而冰盖扩展会让北半球高纬度地区首先完蛋。
之后会迎来大冻结时代：江河湖泊表面封冻，冰层日益加厚，冰层下的液态水逐渐减少；海洋表面封冻，淡水海冰让人们突然不缺水了。
大冻结时代会从水结冰持续到氮气彻底结冰。我个人还是倾向于会下雨下雪，就像土卫六上的甲烷雨一样。各种成分的液态雨滴降落到地表，向低洼处流动：江河湖海会成为新的汇液区域，水冰上面会覆盖其他成分的冰，最后是氧冰，表层是量最大的氮冰。
当然，陆地的其他地区也会积累少量的固态大气，总的来说地球大约会在高纬和高海拔地区累积各种成分的冰，它们构成了成分复杂的大冻结后期复成分冰川。也许我们还需要稍微担心一下海平面上升的问题：液态氧淹掉了上海然后冻起来？液态氮淹没了南京然后也冻了起来？
会不会出现雪球地球那种极端的全球冰封模式？我作为地质工作者比较乐观。首先是如今的海洋面积远远不如数亿年前，然后是海平面高度也远远不如数亿年前。雪球地球产生的时期，地球上只有发育很不成熟的早期陆核和小片大陆，大规模的陆地并不存在。
所以，我们并不需要担心雪球地球。一个比较合理的状况，大约是冰盖扩展、山脉冰川在局部连成冰盖，陆地上依托湖泊和大型盆地存在一定范围的积雪和大气冰，但分散的裸露永冻土、不含冰的干燥土壤及裸露岩石才应该是主流。
额 也很可怕。
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人类的应对：
前面说到，大降温会持续很久，至少长过旅行者1号用掉的40年，一两个世纪大概是比较合理的时间。
现有科技既然能让人在太空里活着，那么在地表也可以运用同样技术搭建隔压保温舱室。所以，地表活动是完全可以继续有的——挖冰，水冰氧冰二氧化碳冰和氮冰都得挖。
在地下大规模挖掘地下空间，做密封和保温处理，在技术上并不难。相反，大规模挖掘土方搞不好更难。后期的维护会比较费劲。
灯光可以维持植物的光合作用，而且人们又有两次人造生态圈的经验，搭建一个人为干预条件下的生态系统来满足食物和制氧，问题不大。唯一成问题的，可能是规模。但利用无土多层栽培的技术早已成熟，这些问题都不是大问题。
能源来源的问题上，地热是最稳的。大冻结时代前期，风力和水力发电还能有可为，但温度快速下降的后期肯定没法用了。核电的问题是能否维持足够的铀矿开采。煤炭开采面临的问题是，没有什么很大的问题……无非是露天生产逐渐要停止，不过反正挖矿也在地下……油气生产面临的问题，就是温度下降到一定程度时地表生产要停止，不过地下打井也是打。
最大的制约，还是我一直认为的淡水资源。靠近海边什么都好说，陆上水冰资源有限，贝加尔湖边的当我没说：冰盖碾不死你。

yehangdy

很喜欢 @云舞空城 的故事，大赞。
不过窃以为在大气冻结之前，人类应该有相当长的时间将资源开采和集中——当然前提是人类自己别先崩盘了。
原因是辐射散热的效率实在太低，冷却将会是一个很长的过程。
大气环流太难算了，简单的挖一个20米深大坑作为参考吧，模型草鸡粗糙——好吧我自己都觉得惨不忍睹。
水深20米，初始温度4度（嗯我承认我是太懒了，这样就不用算对流了），只考虑辐射造成的热量流失——这是地球唯一的散热方式，大气的存在无非是一个缓冲层，让散热变得远比计算中的情况更慢——然后计算出每隔30天，不同深度的温度（考虑结冰过程）。

纵轴是水深，横轴是温度。可以看到一个月过后（绿色那根线），这个大水坑冻结了两米厚的冰层（0度的位置），随后经历了长达12个月，冰层仍然不到10米厚。
而太平洋的平均深度，达到4.57千米。
我们步子迈大一点，每隔10年，看看100年后冰层会有多厚。

100年后，冰层厚达90米，长江基本已经是冰坨坨了，海上的基地仍然可以通过潜艇往来，只要维护出若干上浮通道就可以。
再估计一下大气层什么时候消失。温度下降到90K的时候，我们就基本要和大气告别了，根据黑体辐射定律，此时的热辐射率为3.72W/m2。

75年后，海洋提供的热量便不再足以维持大气的温度，建设压力棚的工期似乎还是很充裕的——希望有这么长的时间，能够保证里面的wifi覆盖。
注意以上均没有考虑大气的保温作用以及地热补充的热量，所以实际情形应当更加乐观一些。
当然不管怎么说，如高票答主所言，人类的命运必然是悲惨的，但至少不是绝望的，如果可控聚变技术能在人类消亡之前取得突破，人类的复兴也并非全无可能。


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补充，大气消失时所谓的氮氧雨或者雪应该并不会实现，降雨的形成的两个要因是大气对流和高空凝结核的存在。而海洋冷却过程散失的那点热量实在难以维持对流层的存在，而地表的氮分压要远高于高空，所以不大可能跑到高空去凝结。而且长期沉寂的大气恐怕也没有什么固态颗粒的存在。所以大气的凝结应该是以露水的形式开始，静静的增多，不知不觉的上涨蔓延。

爱上阿南

先说结论，只有一个解决办法：躲入地下。


1。先看对地球的影响
大家貌似对太阳对地球的影响认识不够深刻。如果离开太阳，地球的温度将会降到匪夷所思的地步。
太阳系有八大行星，其中最远的是海王星，它距离太阳大约45亿千米，相比而言地球距离太阳仅有1.5亿千米，海王星接收到的太阳能量可谓忽略不计了。
这导致海王星表面的温度为零下218度，已经非常接近绝对零度的零下273.15度了。
考虑到海王星无论是体积（58倍）还是质量（17倍）都比地球大很多，保温效果更好、行星内部仍在源源不断提供能量，现在发现证明海王星内部温度依然高达7000摄氏度，和太阳表面温度一致。而最近也发现海王星的大气层依然受到太阳辐射影响产生甲烷烟雾云层，所以太阳依然有一定能量输出到海王星。
也就是说，比它更小、更轻、能量更弱的地球在完全脱离太阳后，表面温度一定非常接近绝对零度了。
海王星这么强大也仅仅保持有20千米高的极其稀薄大气，且大气中是80%的氢气和19%的氦气为主（这两个仍能保持气态）。而如果换做地球，就意味着地球大气将会全部被冻结成固态，表面仅仅有一层稀薄的氦气而已，地表几乎处于真空状态。地球庞大的海洋早已冻结成巨大的全球冰盖，而冰盖上面，更是覆盖了一层又一层的“冰盖”：它们由下到上将会是分层的固态二氧化碳、氧气和氮气等。
地球表面应该类似土卫二-恩克拉多斯，覆盖满了各种冰。土卫二由于土星和卫星系统的强大引力撕扯所用内部被不断加热，偶尔火山喷发，但这种火山喷发是太阳系中最壮观的冰火山喷发：巨大的能量将冰块和气体喷入500千米的高空，然后迅速凝结重新落回地面，形成了覆盖满全球的冰盖。地球上即便有火山喷发也是这种情况，并不能形成生存区域。而孤独的地球没有引力撕扯，能量只能是越用也少。
因此，地球表面将完全无法生存，既没有能量，又没有空气，无论哪里都不行，只能转入地下。


2。地下生活选址
想必大家都知道了，99%的生物和99.99%的人类都将直接灭绝了。由于大气和水源全部冰冻，人类的几大能源产生方式：核能由于极其费水和污染不能再使用，化学能由于浪费氧气不能燃烧且污染封闭的地下大气，水能和风能就更不用说了。。。
因此，人类只能利用地球自己的能量，对于人类而言就是地热。
而地热基本都产生于地球地质活动比较活跃的地区，人类必须好好利用它们。
大概就参见火山和地震高发区域了。。。
而人类目前能建造的大规模地下生活区域是清华大学的中国锦屏地下实验室，在地下2500米处（不过庞大的冰盖会让这个深度增加不少）计划挖12 0000立方米，这个体积大概相当于400套100平米的房子，估计一个定居点也只能维持1000人生存。
但问题是能做到这个技术的国家没有几个，恐怕也只有持美国、中国、俄罗斯、英国、法国、德国护照的人有资格使用本国技术逃到地底。


3。生存方式
能量来源：地热发电
空气来源：这时不是往地下采矿了，而是往地上采矿。。。我们需要挖下来氧气、氮气和二氧化碳维持生存。。此时的人类已经需要适应低压高含氧量环境，维持1个大气压已经没必要了。
水来源：地下水依然存在，且地上有冰层，冰层底部也会有围绕地质活动活跃区的小型地底湖泊。
食物来源：幸存下来的人类基本转成素食，主食以高产且对光能需要较少的土豆为主，人类产生的绝大部分能量都用来生产食物了。不可能用高耗能的太阳可见光培育，采用最新的LED培育技术成为主流，只给植物提供它们光合作用所需要的电磁波波段就可以了。
人类仅有的高级肉食来自一些软体动物，比如蚯蚓。。。成为天价食材。
人类不可能拿出大量能量照明，整个地底都将是昏暗不堪。。


4。对人类影响
身体结构：由于生下来就永远处在昏暗、低压、营养匮乏的地底环境中，人类的呼吸系统、视力系统等必须进行调整。人的夜视能力将会变好、体型结构将会不断变小、肺也将变小，久而久之就变成一种新生物了。
小型社会结构：国家与民族的意义不复存在，求生成为所有人本能。人类文明急剧退化，重新进入奴隶社会，统治阶级掌握了食物、水源和能量等，其他人为了维持生存不得不屈服。
生存与宗教：所有的定居点都靠近地质活动区，人类对于命运丝毫没有办法，随意一个地质活动，哪怕仅仅5级的小地震，都可以轻易地毁掉一切。人类重新变得迷信，相信崇拜唯一地震之神的宗教。但最终，地球会用它永不休止的地质活动毁掉人类每一个定居点。
文化：地底最火爆的音乐相传来自来自几千年前，就那么简单的两句诗，仿佛代表了那个远古的文明，那个世界里有地底新生代从未见过的场景和植物：


碧玉妆成一树高，
万条垂下绿丝绦。
不知细叶谁裁出，
二月春风似剪刀
（贺知章诗《咏柳》）


征服火星：人类从此成为跨行星的物种

小雨敲窗y

谢邀。
我以前回答过一个类似的问题（Mandelbrot：如果地球有一天在宇宙快速运动而没有任何束缚，会发生什么？）。回答不长，就拷贝过来吧。

假设太阳突然没有了引力，地球就会停止绕太阳公转，沿着公转轨道的切线以每秒30公里的速度做直线运动远离太阳。其他行星也是如此。但是由于行星之间距离很大，发生碰撞的概率很小。地球上的人应该不会感觉运动状态有任何变化，只是会看到每天升起来的太阳越来越小了。同时月球也还是围绕地球旋转，一起离开。
在远离太阳的过程中，地球得到的阳光越来越少。

以地球的速度做星际旅行实际上是比较慢的。从图上看，地球要运行到火星轨道需要走1.25个天文单位，要花的时间大概是天，大约两个月。在这个阶段，地球的气温逐渐下降。
太阳系的可居带是从金星轨道至火星轨道，所以越过了这个位置，地球已经不适合生存了。海洋应该已经完全冰冻了。当地球继续远离，气温会继续降低。温度降到零下56度的时候，空气中的二氧化碳会变成干冰，细细的白色晶体从从中慢慢飘下，逐渐在地面上积起厚厚的一层。在零下183度时，氧气会变成液体。开始时，空中弥漫淡蓝色的烟雾，慢慢飘落到地上。然后开始下淡蓝色的小雨。最后，淡蓝色的暴雨从空中倾泻而下。在白色的干冰上流淌着蓝色的河流。蓝色的雨停止 之后，氮气的液化带来了更大的降雨。液氮是透明的，所以这次液氮雨看起来和普通的降雨没有区别。但是在这次降雨以后，地球的大气层就消失了。最后，液氧和液氮都变成了固体。地球表面没有了任何活动，变成了一个死寂的星球。