隔壁星系有顆“第二地球”,一個《三體》的謎之巧合?


葉文潔在紅岸基地發射的一串信號,給地球招來了滅頂之災,而這個為地球帶來末日審判的外星文明就來自離地球 4 光年外的隔壁星系。這故事既離奇又驚悚,但好在這只是小説。

事情就是這麼巧合,歐洲南方天文台(ESO)昨天在官網上正式確認,距離我們最近的恆星系統比鄰星(Proxima Centauri)中,有一個處在宜居帶上的類地行星,並且極有可能有液態水。


(圖片來自:Pale Red Dot

除了震驚,還是震驚,讓人瞬間腦洞大開:星際殖民有希望了?人類找到第二故鄉了?地球生態滅絕後有退路了?我們在這個浩渺的宇宙中可能並不是唯一的生命體?

如果你現在進入了這種發燒狀態,愛範兒(微信號:ifanr)來給你降降温。

我們知道什麼?

這顆類地行星被稱為比鄰星 b(Proxima Centauri b),圍繞着一顆紅矮星公轉,這也是人類已知距離地球最近的系外行星,僅距離 4.24 光年,相較於之前發現的開普勒 452b 1400 光年的距離,這已足夠讓人讚歎。

根據估算,這顆行星為固態,表面遍佈巖石,質量不少於地球的 1.3 倍,因此體積也可能比地球稍大一點。


(圖片來自:Daily Mail)(望遠鏡上的比鄰星)

為什麼科學家認為這個星球宜居,並且有液態水呢?因為這個星球處在比鄰星的宜居帶上。

比鄰星 b 距離中心的紅矮星 730 萬千米,不足日地距離的 5%,比水星離太陽的距離還要短。也正是由於軌道半徑小,比鄰星 b 上一年只有約 11 天。

而它之所以沒有成為一個像水星那樣地獄般的世界,是因為中心的紅矮星放出輻射少,温度較低,而且直徑和質量都不足太陽的 15%。


(圖片來自:phl)(估算對比)

因此根據估算,比鄰星 b 接受的熱量在這個距離上剛剛好。

或許是巧合,比鄰星很可能是一個三星系統的一部分,如果事實如此,將和《三體》的橋段非常相似。

在《三體》裏,三體人的星系中,三個恆星在做着難以破解的三體運動,而比鄰星則繞着一個被稱作半人馬座阿爾法的雙恆星系統公轉,三顆恆星之間有複雜的引力關係。


(圖片來自:Pale Red Dot)(三星系統)

在南半球的夜空中,你確實難以察覺到又小又暗的比鄰星,但半人馬座阿爾法的兩顆恆星則在夜空中最為閃亮,而找到了它,你也就接近發現比鄰星。

而這就幾乎是我們目前已知的一切。

什麼還不確定?

就目前得到的信息來看,一切都是基於人類結合觀測後在理論上的推演,而至於這個星球到底是天堂還是地獄,變數還很大。

根據官方聲明,儘管可推測比鄰星 b 處在宜居帶,但考慮到它距紅矮星的距離,它可能會受到紫外線與 X 射線的強烈影響,所受輻射將比太陽對地球的更強。

Pale Red Dot 項目的研究者已經分別用兩篇論文探討了星球可能的氣候狀況,最終明確,這顆星球到底有沒有水還是未知,但在理論上完全有這個可能,但是即便存在,地表液態水只可能存在於地表光照最充足的區域,比如熱帶地區(3:2 共振軌道情形)或向陽一面(同步自轉情形)。

此外,行星的自轉狀態(傾角、週期)、紅矮星的輻射、行星形成史,都可能對其氣候產生影響。


(圖片來自:Slate

而美國著名天文學家 Phil Plait 在博客中分析了其中至關重要的兩個不確定因素。

首先,我們不知道星球的真實質量。如果觀測角度是行星公轉軌道的正側面,那的確可以估算出比地球重 1.3 倍這個數據,但如果觀測時公轉軌道是傾斜的,那星球的質量應該會比之前公佈的更大,而這也將影響行星的環境。

其次,他還指出,行星存在於宜居帶並不是有液態水的直接證據。比如,如果沒有致密的大氣層,那行星氣温可能會低至 -40℃ 左右,而地球在除去温室效應的情況下這一數字是 -15℃,而沒有液態水以及適當的光和熱,其存在生命體的可能性也會減小。

此外,關於星球的組成成分、尺寸等都還一概不知,因此 Plait 説:

引用這個地方可能會完全不適宜居住,也有可能是伊甸園,我們完全沒有辦法知道,所以要額外注意:比鄰星 b 確實可能與地球大小相仿,但至於是不是有地球那樣的宜居環境,我們完全無從得知。

“第二地球”的判定鐵律

既然還有這麼多未知謎團,那Pale Red Dot 的天文學家有何底氣稱其宜居呢?讀到這裏,你會注意到愛範兒(微信號:ifanr)反覆提到一個詞:宜居帶。那到底什麼是宜居帶呢?

根據 2013 年學術期刊 Science 上的一段介紹,宜居帶(habitable zone)是圍繞恆星的一個軌道範圍,在這個範圍內,光和熱都較為適中,因此在充足的大氣壓下,行星表面可以形成液態水。


(圖片來自:Slate)(比鄰星 b 處在綠色宜居帶上)

是否宜居與恆星的輻射、行星的質量、大氣狀況都有決定性的關聯,而處於宜居帶僅僅是其中一個因素。

綜合這些因素,地表液態水,是存在生命的一個至關重要的條件。地球則是個巧合,是一個幸運兒,它就處在那個黃金平衡點上,各項指數都剛剛好,而比鄰星 b 能達到這種黃金平衡的機率微乎其微。

在本次發現中,科學家得出宜居這一假設,主要是基於其處於宜居帶,並且質量與地球相仿,但這實際上並沒有將所有情況都考慮完全,比如之前提到的大氣、所受輻射等。


(圖片來自:Daily Mail)(開普勒 186f 效果圖)

事實上,自從人類 1995 年發現第一個系外行星後,已經累計發現了 9 個預計會存在液態水的行星,加上新近發現的比鄰星 b,2/3 由 NASA 的開普勒太空望遠鏡一手包辦,大部分的判斷都是依據宜居帶這一指標,但由於距離全部都在 13 光年以上,因此即使是發現了也幾乎沒有探索的可能。


(圖片來自:Wikipedia)(歷史上的 9 顆類地行星)

得了孤獨恐懼症的人類

就算距離再遠,即使我們的飛船和通訊設施再差,人類還是無法止住探索外星世界的腳步。

於是有這麼一羣“瘋子”,他們每天守在炮台一樣的天文站,觀測着這個他們一輩子也去不了的世界。


(圖片來自:Pale Red Dot)(Pale Red Dot 團隊)

Pale Red Dot 項目就是這個驚世發現背後的組織,它由倫敦瑪麗皇后大學學院的 Guillem Anglada-Escudé 教授掌舵,由一支天文學家組成的研究小組管理。他們的目的只有一個:通過位於智利 La Silla 的 ESO HARPS 光譜儀觀察比鄰星的變化,由此來確定是否確有系外行星。


(圖片來自:Pale Red Dot)(恆星晃動)

而可能存在行星的線索最早於 2013 年發現,但當時觀測結果可信度並不高。

之後,Anglada-Escudé 教授的團隊,在 ESO 的協助下進行了更多觀測,而這項 Pale Red Dot 計劃也在兩年之後誕生。

在那 60 個夜晚裏,Anglada-Escudé 教授每天都要檢查信號。從前 20 天的結果來看,與預期已經非常相符,等達到 30 天時,結果已經很明確,於是團隊開始準備起草論文。

最終在昨天,他們把這個消息告知了整個人類世界。

比鄰星 b 的發現註定只是個開端,未來,它將成為宇宙中搜尋地外生命線索的重要目標。而事實上,StarShot 項目也計劃派探測器飛往半人馬座阿爾法星系。

Anglada-Escudé 教授也表示:

引用我們計劃的下一步是搜尋比鄰星 b 上的生命。


(圖片來自:Slate)(智利 ESO 天文台)

而這也引發了人類千百年來一直縈繞於心頭的宏大問題:我們是誰?茫茫星空下,我們註定孤獨嗎?

於是,人們説:上帝或者真主活在我們頭頂上,掌管着一切;到了近現代,又有形形色色的 UFO 傳聞。

人類似乎難以接受孑然一身這個慘淡的現實,一直在用各種幻想麻痺自己:地球之外,一定還有別的世界,我們一定還有同伴。

於是,劉慈欣這樣的神筆為我們構建了幻想的天地;而另一邊,科學在用證實、漸進的方式為我們拓展眼界。但是,知道這個問題的答案真的有那麼重要嗎?這會是像《三體》中所記述的滅頂之災,還是會幫人類邁向更繁榮更智慧的未來?

在我們真正與外星世界建立聯繫前,這一系列哲學問題都不會有明確可信的解釋。

看來,我們還是一如既往的孤獨而焦慮。

題圖來自:Slate

資料來源:愛範兒(ifanr)

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