这几年每隔几个月,就会冒出来一条 “发现第二地球” 的新闻:距离几十光年、位于宜居带、可能有液态水、和地球相似度 99%,仿佛人类马上就能搬家星际。
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可真相恰恰相反:天文学家嘴里的 “宜居”,和我们理解的 “能住人”,根本不是一回事,韦伯望远镜看了这么多年,找到的不是人类的新家,是一个又一个看起来很美、实则根本无法生存的星球。
目前最热门的星球叫 LHS 1140b,距离地球大约 41 光年,它围绕一颗红矮星公转,2017 年被智利的望远镜发现,后来韦伯望远镜专门对它进行了大气观测,是目前系外行星里的热门明星,它身上有三个点,完美踩中了 “宜居星球” 的所有标准,刚出来的时候直接被捧上了天。
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第一个点:质量和大小刚刚好,是岩石行星。
它的质量大约是地球的 6.6 倍,直径是地球的 1.4 倍,密度和地球非常接近。这意味着什么?意味着它不是木星那种气态巨行星,也不是海王星那种冰巨星,它是一颗实打实的岩石行星,有固体表面,你站上去不会掉进液态氢海里。
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在系外行星里,能确定是岩石行星的,已经非常难得了。要知道我们发现的绝大多数系外行星,要么是气态巨行星,要么是迷你海王星,根本没有落脚的地方。有固体表面,才有 “住人” 的基础。
第二个点:刚好落在宜居带里,理论上允许液态水存在。
什么是宜居带?
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简单说就是恒星周围的一段距离范围,行星在这个位置上,表面温度不高不低,水可以以液态形式存在,不会被冻成冰,也不会被烤成蒸汽,液态水,是我们已知生命的必需品。只要在宜居带里,就有存在液态水的可能,也就有了诞生生命的可能。
LHS 1140b 的公转周期只有 25 天,也就是它的一年只有 25 天。它的宿主恒星是颗红矮星,温度比太阳低很多,亮度只有太阳的千分之二。所以虽然它离恒星很近,但接收到的恒星能量,和地球接收到的太阳能量差不多,表面平均温度理论上在零下几十度到零上几度之间,刚好踩在宜居带的正中间。
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按当时媒体的说法就是:温度合适,有岩石地面,大概率有液态水,这不就是第二个地球吗?
第三个点:恒星很稳定,寿命极长。
它的宿主星 LHS 1140,是一颗很小的 M 型红矮星,质量只有太阳的 15%。小恒星的好处就是烧得慢、寿命长,它可以稳定燃烧上万亿年,是太阳寿命的上百倍。
太阳还有 50 亿年就会熄灭,可这颗红矮星,还能再烧一万亿年。如果上面真的有生命,它们有足足上万亿年的时间演化,比地球充裕得多。
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有地面、有水、温度合适、恒星长寿,这四个条件加在一起,也难怪当年刚发现的时候,全世界都在喊 “找到第二地球了”“人类有新家了”。
然而“宜居带” 三个字,骗了 99% 的人。
很多人以为宜居带 = 适合居住,大错特错。宜居带只是 “温度允许液态水存在” 的简称,至于有没有大气、有没有辐射、有没有磁场、气候稳不稳定,它一概不管,就像你把一个房子标注成 “适宜居住带”,可里面有没有装修、有没有毒气、会不会塌,它完全不负责。
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LHS 1140b 就是最典型的例子:它确实在宜居带里,但它根本不适合人类居住,甚至连生命都很难有。三大致命缺陷,每一个都是死穴。
红矮星体积小、寿命长是真的,但它脾气暴躁也是真的。
小质量的红矮星,内部对流极其剧烈,磁场活动非常疯狂。它表面会频繁爆发超级耀斑和日冕物质抛射,一次超级耀斑释放的能量,是太阳最强耀斑的几十上百倍,能瞬间让恒星亮度翻好几倍。
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更要命的是,LHS 1140b 离恒星太近了,只有 0.09 个天文单位,比水星离太阳还近得多。这么近的距离,恒星耀斑的高能粒子会直接轰击行星表面。
如果这颗行星没有强磁场保护,用不了几亿年,它的大气层就会被恒星风彻底剥离,吹进太空里。没有大气层,就没有气压,液态水会直接沸腾蒸发,地表暴露在宇宙辐射下,剂量足以杀死任何已知的碳基生命。
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就算有大气层,这么强的辐射也会把大气分子打碎,产生大量有毒的光化学物质。表面的辐射剂量,远超人类能承受的极限,人站上去,几分钟就会得急性放射病死亡,说白了,这颗星球每天都在经历核爆级别的辐射洗礼,根本不是宜居天堂,是辐射炼狱。
因为离恒星太近,这颗行星几乎可以肯定是潮汐锁定的。
什么是潮汐锁定?就像月亮围着地球转一样,行星永远只有一面朝向恒星,另一面永远背对恒星。一面是永恒的白天,永远烈日当空;另一面是永恒的黑夜,永远暗无天日。
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这种情况下,气候会极端到什么程度?
朝向恒星的昼半球,温度会持续升高,可能高达几十上百度,海水全部蒸发,变成滚烫的蒸汽;背向恒星的夜半球,温度会降到零下一两百度,所有的水都会冻成厚厚的冰盖,理论上,在昼夜交界的晨昏线附近,温度可能会比较温和,有液态水存在。但现实远比理论残酷。
巨大的温差会引发全球性的超级大风,风速能达到每秒几百米,比地球上的最强台风还要凶猛十倍。昼半球的热空气不断上升,夜半球的冷空气不断下沉,形成永不停歇的全球性风暴。暴雨、暴雪、飓风,24 小时不间断肆虐。
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就算交界带温度合适,也永远是狂风暴雨、飞沙走石,根本没有安稳生存的环境。你想在晨昏线安家?先扛住每秒几百米的大风再说。
很多人默认它有和地球类似的大气,有氧气有氮气。可实际上,它的大气到底是什么样,全是未知数。
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韦伯望远镜近几年对它做了光谱观测,结果非常耐人寻味:没有检测到明显的氢气、氦气,也没有检测到大量的氧气。目前的观测数据,更倾向于它要么有一层非常厚重、充满二氧化碳和甲烷的大气,温室效应爆表,表面温度远超宜居标准;要么就是大气层已经被恒星剥得差不多了,只剩一层稀薄的残次大气,根本无法支撑生命。
更有可能的是,它根本没有完整的大气层,红矮星的早期阶段,爆发更加频繁剧烈。这颗行星几十亿年被这么强的恒星风轰击,磁场如果不够强,大气早就没了。没有大气,液态水就不可能稳定存在,所谓的宜居带,也就只是个冰冷的数字而已。
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说白了,“宜居带” 只是个美好的理论假设。真正落到现实里,辐射、潮汐、大气,随便哪一个出问题,这颗星球就和 “宜居” 两个字没有半点关系。
很多人说 “韦伯发现第二地球”,其实是典型的标题党,韦伯望远镜确实观测了 LHS 1140b,但它的任务不是去找 “第二个地球”,是去分析这颗行星的大气成分。它没有发现氧气,没有发现生命迹象,更没有说这颗星球适合居住。
它真正的发现,其实更有意思。
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首先,韦伯确认了这颗行星大概率是岩石行星,没有庞大的氢气包层,排除了它是气态行星或者迷你海王星的可能。这已经是很大的成果了,毕竟在 40 光年外,能确定一颗行星的结构,非常不容易。
其次,韦伯在它的大气光谱里,疑似检测到了二氧化碳、甲烷,还有一些含硫的分子。这些分子的存在,说明这颗星球上可能有活跃的地质活动,比如火山喷发,但请注意:有二氧化碳、有火山,不等于有生命,更不等于宜居。金星上也有大量二氧化碳,也有火山,可金星是个表面 460 度的炼狱。
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更重要的是,韦伯的观测数据,反而让 “宜居” 的可能性变低了,因为如果它真的有浓密的大气,温室效应会让表面温度飙升,宜居带的温度优势就荡然无存;如果大气很稀薄,那辐射和真空环境,同样不适合生存。
天文学家研究它,是为了搞懂系外行星的大气演化、搞懂红矮星周围行星的生存环境,不是为了给人类找新家,“第二地球”“拎包入住”,从来都是媒体和营销号编出来的噱头,不是科学家的结论。严谨的天文学家,从来不会说哪颗星球是 “第二个地球”,因为我们连地球本身的演化,都还没完全搞懂。
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现在那些被吹上天的 “超级地球”,要么是辐射炼狱,要么是冰封世界,要么是气态巨球,连个落脚的地方都没有,我们习以为常的一切:新鲜的空气、适宜的温度、液态的水、稳定的四季、温和的太阳,放在宇宙里,都是极其奢侈的巧合。
40 光年外的那颗星球,不是人类的退路,也不是我们的新家。它只是一面镜子,照出了地球的珍贵,也照出了我们的幸运,人类从来没有备胎星球,我们只有这一个地球,只有这一个家园。它不完美,有灾难,有病痛,有各种各样的问题,但它是我们唯一的落脚点。
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与其幻想移民几十光年外的陌生星球,不如好好保护脚下这颗蓝色星球。毕竟,能让我们拎包入住的,从来只有地球自己。
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