地球流浪到比邻星靠谱吗
春节期间,《流浪地球2》爆火,口碑爆棚,票房大卖,不愧是中国科幻电影天花板。故事的背景是,太阳极速老化,加速膨胀,地球100年后将被太阳彻底吞没。(顺便了解下真实的太阳的未来)▼亡球灭种之际,人类提出“流浪地球”计划,“带球”逃离太阳系,开
春节期间,《流浪地球2》爆火,
口碑爆棚,票房大卖,
不愧是中国科幻电影天花板。
故事的背景是,
太阳极速老化,加速膨胀,
地球100年后将被太阳彻底吞没。
(顺便了解下真实的太阳的未来)
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亡球灭种之际,
人类提出“流浪地球”计划,
“带球”逃离太阳系,
开启长达2500年的宇宙流浪,
目标是4.24光年外的
半人马座α星之比邻星。
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众所周知,
半人马座α星是三体人的家园。
那里环境恶劣,
以至于三体人才想着入侵地球。
但那毕竟是小说,
真实的半人马座α是怎样的?
地球流浪计划靠谱吗?
01
半人马座α星紊乱吗?
在《三体》小说中,
三体世界有三颗恒星,运行没有规律,
随时会使星系中的文明遭遇灭顶之灾。
现实中的半人马座α星也是如此吗?
其实,并非如此。
半人马座α星(也叫南门二)
的确由三个恒星组成,
他们分别为A星、B星和C星(比邻星)
但他们构成的不仅是三星系统,
更是复合的双星系统:
首先,A星和B星构成相互绕转的系统,
然后,C星围绕这个双星系统公转。
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这一运行关系是由恒星之间的
距离和质量关系决定的。
A星和B星,
最近距离是11.2 AU(16.8亿公里),
大约相当于太阳和土星之间的距离;
最远距离是35.6 AU(53.3亿公里),
相当于太阳和冥王星之间的距离。
平均距离是23 AU。
(由于A、B星距离太近,而他们距离地球又太远,因此在地球上仅凭肉眼不能将它们分辨开来。他们看上去是一个非常亮的恒星,古人将其命名为南门二,是仅次于天狼星和老人星的夜空中第三亮星。)
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而C星(比邻星)距离A、B星很远,
约15055 AU (0.23光年)。
AU,即天文单位,
其数值为地球和太阳间的平均距离,
约1.5亿公里。
关于这三颗恒星的质量,
A星为1.1太阳质量,
B星为0.91太阳质量,
C星仅为0.123太阳质量。
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因为A、B距离近,质量差不多,
故相互绕转,
其公转周期为79.91年;
因为C的质量比A、B星轻很多,
又距离A、B星很远,
故只能围绕A、B星公转,
其周期约为547000年。
据此,三体人所在的恒星系,
虽然以半人马座α星为原型,
但真实的半人马座α星,
其整个星系的运动轨迹是不复杂的,
也谈不上紊乱。
02
比邻星的行星宜居吗?
作为太阳系最近的邻居,
半人马座α星有适合居住的星球吗?
在《三体》推出整整10年后的
2016年,科学家竟然真的在比邻星中
发现了行星的踪迹,
这就是比邻星b(Proxima b)。
2020年,科学家又发现了一颗行星,
被命名为比邻星c。
2022年,科学家发现了第三颗行星,
被称为比邻星d。
(图为比邻星系,比邻星b轨道半径为0.047AU,比邻星c轨道半径为1.5AU,很明显,比邻星c是不宜居的,故本文不做讨论。)
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据了解,
比邻星b质量约为地球的1.3倍,
半径约为地球半径的1.1倍,
公转周期约11.2天,
表面温度为-39℃,
距比邻星约700万千米(0.047AU)。
相较之下,距离太阳最近的水星的
轨道半长轴为0.39天文单位。
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虽然比邻星b距离母恒星很近,
但由于比邻星本身是颗红矮星,
质量为太阳的0.123倍,
光度仅为太阳的1.55‰,
表面温度2800K,不到太阳的一半,
这使得行星比邻星b仍然处于
比邻星的“宜居带”。
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但由于比邻星b离母恒星太近了,
因此它有可能被潮汐锁定,
就像月球被地球潮汐锁定一样,
一面一直对着母恒星,
一面则一直处于黑暗之中。
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即便不像月球之于地球那样,
公转周期等于自转周期;
大概也会像水星之于太阳那样,
两个公转周期等于三个自转周期。
如果这样的话,
比邻星b上的气候环境会更加温和,
平均温度接近地球。
(行星比邻星b的表面状况美术概念图,远处地平线上的大恒星是比邻星,它的右上方两个较小的亮点是半人马座αA和半人马座αB)
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然而,拥有适宜温度的宜居带
就一定宜居吗?
当然不是!
除此之外,
还与恒星耀斑和行星磁场有关。
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众所周知,
在太阳的局部区域,经常有耀斑发生,
然而,从规模和频率上看,
比邻星(M型恒星)的耀斑
比太阳(G型恒星)的耀斑
规模要大得多,也频繁得多。
(与太阳这类G型恒星不同的是,K型和M型恒星有着更频繁的耀斑活动,且由于这些恒星比太阳更小,其宜居带也会更窄,所以,在K型和M型恒星周围,生命存在的条件要更加苛刻些。)
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2016年3月,
科学家观测到比邻星的一次超级耀斑,
它的热辐射能是通常耀斑的10倍,
光学波段能量是通常耀斑的30倍。
这个超级耀斑爆发时,
比邻星的星等增加到6.8等。
(从半人马座比邻星b上看到的恒星耀斑艺术想象图)
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2019年5月,
比邻星表面出现的一个超级耀斑
更是令人吃惊。
7秒之内,比邻星的亮度暴增1.4万倍,
大概相当于人类有记载以来
最大太阳耀斑的100倍。
考虑到比邻星b到比邻星的距离
是地球到太阳距离的1/20,
在如此频繁和高能的比邻星风暴袭击下,
比邻星b要想诞生出生命,
必须满足一个条件,
那就是拥有强大的磁场。
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问题是,比邻星b的磁场强大吗?
我们可以拿水星做下对比,
如果水星之于太阳,
犹如比邻星b之于比邻星,
而水星的磁场强度
只有地球磁场强度的1/100,
那么,很明显,
比邻星b的磁场强度很低。
在行星磁场强度很低,
而母恒星风暴又很强的情况下,
比邻星b是很难产生大气层的,
也是很难诞生出生命的。
考虑到它的地表温度和地球差不多,
即便有生命诞生,
也不会是人类。
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综上,比邻星b虽然处于宜居带,
但其所处的环境过于恶劣,
因此是谈不上宜居的。
03
地球流浪到半人马座α的
A、B星周围,靠谱吗?
既然比邻星系不宜居,
那么就来看看半人马座α的A、B星。
先来看看这个双星系统的距离,
如前文所述,
其最近距离为11.2个天文单位,
远大于地球与太阳之间的1个AU。
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再来看A星,
它的质量和半径比太阳稍大一点,
但他们都属于G型星,
这意味着恒星风暴不会太强太频繁。
最后看B星,
它的质量和半径比太阳稍小一点,
但它是K型星,这意味着
它的恒星风暴比A星更强更频繁。
综上,对流浪的地球来说,
A星是最好的母恒星选择。
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天文学研究已证实,
宇宙中的恒星
多数不会像太阳一样“孤独地”运转,
而往往会伴随另一颗恒星,
并且两者相互环绕运转。
但也有科学家认为,
太阳也是双星系统,它有一个伴星,
每隔2600万年回归一次,
地球的周期性物种大灭绝就是其造成的,
不过目前尚未有证据证明其存在。