人类目前累计发现了6000多颗系外行星,但宇宙中真实存在的系外行星数量,无疑要远多于此,因为仅在银河系中,就有超过1000亿颗恒星,天文学家认为,几乎每一颗恒星都拥有属于自己的行星系统,更不用说宇宙中还有数万亿个其他星系,每个星系都充斥着不计其数的恒星与行星。
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这意味着:只要不违背物理定律,任何你能想象到的行星,大概率都存在于宇宙的某个角落,等待着人类去发现。
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接下来我将介绍3个比地球更宜居的外星世界,这些行星都真实存在于宇宙的某个地方,并且完全符合物理定律。
话不多说,让我们启程吧
如果你看过《阿凡达》,那么我们旅程的第一站,一定会让你感到无比熟悉,因为这颗星球,就是现实版的潘多拉,一颗围绕气态巨行星运行的宜居卫星,这颗卫星的体积与地球相差无几,但它始终围绕着一颗木星般庞大的气态巨行星旋转。
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在这样的环境条件下,星球表面的任何生物,感受到的重力都大约是地球重力的80%,这颗气态巨行星恰好位于其宿主恒星的宜居带内,这让这颗 “潘多拉卫星” 拥有了繁茂的生态环境与温和的气候。
这颗宜居卫星会被气态巨行星潮汐锁定,就像月球之于地球一样,它永远只有一面朝向自己的母行星,生活在朝向母行星一侧的居民,每天都能欣赏到堪称全宇宙最壮丽的景观:一颗巨大的行星如同永恒的天幕,24 小时悬挂在天空中。
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说实话单凭这一点,就足以让这颗星球比地球更具吸引力,但它的优势远不止于此,由于卫星被气态巨行星潮汐锁定,其自转轴倾角会在数百万甚至数十亿年的时间里保持稳定,这就杜绝了因极端季节变化,导致星球部分区域变得不宜居的可能。
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潮汐作用还可能带来额外的潮汐加热效应,气态巨行星对卫星的持续拉伸与挤压,会不断为卫星内部注入能量,只要这种加热效应不过度强烈,就能驱动足够的地热活动,从而有效预防超级火山的大规模喷发,或是冰河时代的降临。
这颗小卫星绕气态巨行星公转一周,需要整整10天的时间,而因为潮汐锁定的缘故,这10天恰好就是这颗星球上的一整个昼夜,5天白昼,紧接着5天黑夜,但在朝向母行星一侧的黑夜时段,天空并不会陷入完全的黑暗。
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因为气态巨行星会反射恒星的光芒,将四周照亮,其亮度远超地球上一轮满月所能带来的微光,在这10天的昼夜周期里,如果整个行星系统的轨道排列恰好合适,卫星就会运行到气态巨行星的后方,从而上演一场场如梦似幻的日全食。
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在那几个小时里,当卫星进入一种类似 “正午黄昏” 的特殊状态时,漫天繁星便会悄然浮现,而这也是生活在卫星近侧的居民唯一能看到星星的时刻,因为在平日里的黑夜,天空中那颗明亮的母行星会遮蔽所有星光,让他们无缘一睹宇宙的浩瀚。
让我们继续前往下一颗星球
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第二颗行星看起来和地球十分相似:天空中悬挂着一颗温暖明媚的恒星,万物景象似乎都别无二致,但只要你稍加留意,就会发现其中暗藏的玄机,如果我们将视线聚焦到那颗恒星上,就会察觉到一个诡异的存在。
那是什么?是一个黑洞!这是一颗围绕黑洞和恒星系统运行的星球,这颗行星本身与地球一模一样,唯一的区别在于,它同时被两个巨型天体的引力束缚,一颗恒星,以及一个黑洞。
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这个系统的轨道动力学特性堪称神奇,恒星的质量与太阳相当,而它围绕旋转的黑洞,质量却是它的10倍,这让它们之间形成了一种独特的轨道绕行模式,让我们把视角拉远,看看这颗行星的位置,它和地球非常相似,但由于它围绕的是 “黑洞 - 恒星” 双星系统,想要停留在恒星的宜居带内,就必须以更快的速度公转,这颗行星上的一年,仅有110天。
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你可能会觉得,既然黑洞的质量是太阳的 10 倍,它的体积一定十分巨大,但事实上,它的直径仅有约 60 公里,相较于恒星的体积,它渺小得微不足道,但其引力却占据着绝对的主导地位。
站在这颗行星的地面上,眼前的景象与地球几乎没有差别,只有通过先进的望远镜系统,人们才能观测到一个奇妙的现象:当恒星运行到黑洞正后方时,会形成一个小小的爱因斯坦环。
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看过《星际穿越》的朋友应该都知道,时间膨胀效应会让靠近黑洞的物体,经历的时间流速变得更慢,黑洞额外的质量,会让这颗行星上的时间流逝速度,比地球上每年慢 4.7 秒,这种时间膨胀效应,一部分源于黑洞的引力影响,另一部分则来自行星本身更快的公转速度。
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这个时间差对日常生活的影响微乎其微,但在制定历法和设计全球定位系统时,必须将这一因素考虑在内,接下来,更不可思议的事情发生了,在地球上,太阳引力对潮汐的贡献大约是月球的一半,尽管占比不高,却也不容忽视。
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而在这颗黑日行星上,同时受到恒星与黑洞的双重引力作用,即便是没有卫星,潮汐的高度也会比地球高出 5 倍之多,这就意味着,沿海城市必须建造更坚固的防护系统,才能抵御如此汹涌的潮汐。
那么这颗行星究竟为什么比地球更适合人类居住呢?
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在我看来,最大的优势在于:我们拥有了一个近在咫尺的黑洞,可以随时随地开展各种前沿科学实验,我们可以尝试直接探测霍金辐射,向黑洞中投放物体,或是测试极端条件下的时间膨胀效应。
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从宇宙尺度来看,这些实验简直就像是在自家后院里完成的,这对物理学的发展而言,无疑是无价之宝吗,而想要在地球上开展这些实验,可能性基本为零。
第三个外星世界非常特殊
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它有酷似地球的行星,共同围绕着一颗恒星运行,这两颗行星质量完全相同,而且它们共享同一条公转轨道,它们绕宿主恒星公转一周的时间,大约与地球上的一年相当,每隔33年,它们就会运行到彼此距离极近的位置,并在此交换轨道,这就是著名的马蹄形轨道。
在它们距离最近的时候,彼此之间的间隔仅有 150 万公里,这是一个极其惊险的距离,只要再靠近一点,它们就会在相互引力的作用下,被对方彻底撕碎。
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完成轨道交换后,它们会继续沿着各自的路径公转,共享同一轨道,一颗稍稍靠近恒星,另一颗则稍稍远离,直到 33 年后再次相遇,交换回原来的轨道,生活在这样的行星系统中,体验会与地球截然不同。
试想一下,每隔 30 多年,我们的星球就会与另一颗 “地球” 近距离相遇,我们可以发射飞船,在两颗星球之间开展贸易往来与文化交流,以人类目前掌握的推进技术,在两颗星球之间往返,只需要大约一周的时间。
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和我们探访的第一颗星球类似,在两颗行星近距离相遇的那段时间里,两颗星球上的居民,都能在天空中看到另一颗巨大星球的壮丽身影,受额外引力的影响,这段时间里的潮汐高度,也会比平时高出大约 5 倍。
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这个行星系统最大的优势,在于它能大大降低人类文明面临的生存危机,如果今天有一颗小行星撞击地球,导致地球上的生命全部灭绝,那么人类文明的故事也就此终结,但如果我们拥有一颗 “姐妹地球”,人类就能在另一颗星球上延续文明,并重建家园。
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