永久黑暗！48.6光年外的系外行星，被潮汐锁定，科学家首次证实

最近，我国的嫦娥六号发射升空，并成功实施了近月制动，即将展开人类历史上第一次月球背面的采样。

月球为什么还要区分正面和背面？怎么没听说地球有正面和背面？

这是因为，月球和地球的距离太近了，在地球的引力之下，产生了一种特殊的现象——潮汐锁定。在潮汐锁定的作用下，月球的自转周期和公转周期达到了完美的一致，都是27.32个地球日，导致月球永远都只有一面能朝向地球，另一面永远看不到地球。这种潮汐锁定的模式被称为1:1潮汐锁定，又叫同步绕转。

其中，朝向地球的一面被我们称为正面，外国人称之为近端（nearside），另一面就是背面或者远端（farside）了。但在月球上看，地球的每一面都是能看见的，没有被月球潮汐锁定，所以地球不用区分“正背面”。

这是行星和卫星，想一想，如果在恒星和行星之间，产生这种潮汐锁定，会发生什么呢？如果你觉得难以想象，咱们把地球代入一下：假如地球永远只有一面朝向太阳，另一面背向太阳，会怎么样？

毫无疑问，那绝对是一个恐怖的世界。其中一面永远都在太阳的照射之下，温度居高不下；另一面永远看不到太阳，冷得像是人间地狱。

还好这样恐怖的场面不会真实上演，太阳系内没有任何一个天体被太阳1:1潮汐锁定。但是在太阳系之外，情况就不一样了。迄今为止，天文学家已经发现了五千多颗系外行星，其中有很多颗都被宿主恒星潮汐锁定。

想要达成潮汐锁定的状态，就要满足一定的引力条件。简单来说，就是两颗天体之间的距离比较近。当一颗系外行星和宿主恒星之间的距离足够近时，就会出现1:1潮汐锁定的现象。

被天文学家认为达成这种潮汐锁定状态的系外行星，都是距离宿主恒星非常近的。但是，它们的潮汐锁定状态，只是天文学家根据轨道特征推测的，从来没有得到直接的证实。

原因很简单，这些系外行星都太遥远了，人类的望远镜是根本不可能对它们进行直接成像的。也就是说，咱们也没法亲眼看见它们永远只有一面朝向宿主恒星，谁也不敢100%地把这事说死。

而且，系外行星靠近宿主恒星的结果不一定是1:1潮汐锁定，还有可能出现其他的情况。比如太阳系的水星，它处在另一种特殊的锁定状态，那就是自转周期和公转周期达到2:3的轨道共振状态。所以说，单纯靠距离来判断系外行星是否达成1:1潮汐锁定，是不稳妥的。

当然了，咱们也不用像看月球那么清楚地观看系外行星才能确认这件事，如果能够计算出某一颗系外行星的公转周期，再计算出它的自转周期，并且发现二者是完全一致的，那也可以证明它被1:1潮汐锁定了。

但这也不是一件简单的事。相对来说，系外行星的公转周期还比较容易计算，我们介绍过系外行星的发现方法，基本上都是根据它们运行过程中对恒星造成的干扰作为证据发现的，这些证据本身就能衡量系外行星的公转周期。

至于自转周期的测量，对于天文学家来说是非常困难的，因为很难有相对应的特征能够在几光年甚至几十光年外观测到的。尤其是人类目前发现的系外行星中大部分都是气体行星，即使它们的“正面”和“背面”之间存在着较大的特征差异，一旦大气内的空气在全球范围内流动起来，这些特征就模糊起来，不便观测了。

天文学家这么聪明，怎么会被困难给难倒？最近，由北京大学Xintong Lyu领导的一支国际天文学家团队找到了一个突破口，从而在人类历史上首次证实了处在1:1潮汐锁定状态的系外行星，并在《天体物理学》杂志上发表了他们的研究成果。

这颗特殊的系外行星，名字叫LHS 3844b，距离地球大约48.6光年。它的公转周期仅有11.1个小时，还不足半个地球日，可见它和宿主恒星之间的距离非常近，很有可能处在潮汐锁定的状态，并且也已经表现出了圆形轨道和同步绕转的特征。

不仅如此，LHS 3844b的半径大约是地球的1.32倍，这个体型被认为必然是岩石行星，而不是气体行星。岩石行星的大气层没有气体行星那么浓厚，并且在这么靠近宿主恒星的距离下，大气层很有可能已经被吹散了，这对于天文学家推测它是否处在潮汐锁定状态来说很重要。

果然，2019年的时候，天文学家利用美国宇航局的斯皮策太空望远镜测量了由这颗行星发出的光的强度，进一步提高了它没有大气层的可信度。

接下来，研究人员建立了一个“无大气行星”的热模型，重新检验了LHS 3844b的相位曲线，并分析了非同步绕转、偏心率、潮汐耗散和表面成分的影响。

他们发现，模型中LHS 3844b的温度比较低，这不符合非同步绕转的特征。如果它没有被1:1潮汐锁定，那么它就会在恒星的巨大引潮力之下产生潮汐加热的现象，从而获得极高的温度，这和模型中LHS 3844b的低温相冲突，这可以证明它处在1:1的潮汐锁定状态下。

总而言之，研究人员这一次排除了其他各种可能的情况，只剩下1:1潮汐锁定这一种可能性。就像福尔摩斯说的，当你排除其他所有可能性后，剩下的那个就是正确答案。

于是，LHS 3844b成为了人类首次证实同步绕转的系外行星，并且有一面永久看不到宿主恒星的光芒。在这个永久阴暗面，到底有一个怎样的世界呢？期待人类未来的某一天能够亲眼见证。