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公司 2016-8-25 17:01

隔壁星系有颗“第二地球”,一个《三体》的谜之巧合?

叶文洁在红岸基地发射的一串信号,给地球招来了灭顶之灾,而这个为地球带来末日审判的外星文明就来自离地球 4 光年外的隔壁星系。这故事既离奇又惊悚,但好在这只是小说。

事情就是这么巧合,欧洲南方天文台(ESO)昨天在官网上正式确认,距离我们最近的恒星系统比邻星(Proxima Centauri)中,有一个处在宜居带上的类地行星,并且极有可能有液态水。

art in proxima b

(图片来自:Pale Red Dot

除了震惊,还是震惊,让人瞬间脑洞大开:星际殖民有希望了?人类找到第二故乡了?地球生态灭绝后有退路了?我们在这个浩渺的宇宙中可能并不是唯一的生命体?

如果你现在进入了这种发烧状态,爱范儿(微信号:ifanr)来给你降降温。

我们知道什么?

这颗类地行星被称为比邻星 b(Proxima Centauri b),围绕着一颗红矮星公转,这也是人类已知距离地球最近的系外行星,仅距离 4.24 光年,相较于之前发现的开普勒 452b 1400 光年的距离,这已足够让人赞叹。

根据估算,这颗行星为固态,表面遍布岩石,质量不少于地球的 1.3 倍,因此体积也可能比地球稍大一点。

proxima Centauri

(图片来自:Daily Mail)(望远镜上的比邻星)

为什么科学家认为这个星球宜居,并且有液态水呢?因为这个星球处在比邻星的宜居带上。

比邻星 b 距离中心的红矮星 730 万千米,不足日地距离的 5%,比水星离太阳的距离还要短。也正是由于轨道半径小,比邻星 b 上一年只有约 11 天。

而它之所以没有成为一个像水星那样地狱般的世界,是因为中心的红矮星放出辐射少,温度较低,而且直径和质量都不足太阳的 15%。

proxima centauri size

(图片来自:phl)(估算对比)

因此根据估算,比邻星 b 接受的热量在这个距离上刚刚好。

或许是巧合,比邻星很可能是一个三星系统的一部分,如果事实如此,将和《三体》的桥段非常相似。

在《三体》里,三体人的星系中,三个恒星在做着难以破解的三体运动,而比邻星则绕着一个被称作半人马座阿尔法的双恒星系统公转,三颗恒星之间有复杂的引力关系。

Pale Red Dot is an international search for an Earth-like exoplanet around the closest star to us, Proxima Centauri. It will use HARPS, attached to ESO’s 3.6-metre telescope at La Silla Observatory, as well as the Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) and the Burst Optical Observer and Transient Exploring System (BOOTES). It will be one of the few outreach campaigns allowing the general public to witness the scientific process of data acquisition in modern observatories. The public will see how teams of astronomers with different specialities work together to collect, analyse  and interpret data, which may or may not be able to confirm the presence of an Earth-like planet orbiting our nearest neighbour . The outreach campaign consists of blog posts and social media updates on the Pale Red Dot Twitter account and using the hashtag #PaleRedDot. For more information visit the Pale Red Dot website: http://www.palereddot.org

(图片来自:Pale Red Dot)(三星系统)

在南半球的夜空中,你确实难以察觉到又小又暗的比邻星,但半人马座阿尔法的两颗恒星则在夜空中最为闪亮,而找到了它,你也就接近发现比邻星。

而这就几乎是我们目前已知的一切。

什么还不确定?

就目前得到的信息来看,一切都是基于人类结合观测后在理论上的推演,而至于这个星球到底是天堂还是地狱,变数还很大。

根据官方声明,尽管可推测比邻星 b 处在宜居带,但考虑到它距红矮星的距离,它可能会受到紫外线与 X 射线的强烈影响,所受辐射将比太阳对地球的更强。

Pale Red Dot 项目的研究者已经分别用两篇论文探讨了星球可能的气候状况,最终明确,这颗星球到底有没有水还是未知,但在理论上完全有这个可能,但是即便存在,地表液态水只可能存在于地表光照最充足的区域,比如热带地区(3:2 共振轨道情形)或向阳一面(同步自转情形)。

此外,行星的自转状态(倾角、周期)、红矮星的辐射、行星形成史,都可能对其气候产生影响。

proxima b effects

(图片来自:Slate

而美国著名天文学家 Phil Plait 在博客中分析了其中至关重要的两个不确定因素。

首先,我们不知道星球的真实质量。如果观测角度是行星公转轨道的正侧面,那的确可以估算出比地球重 1.3 倍这个数据,但如果观测时公转轨道是倾斜的,那星球的质量应该会比之前公布的更大,而这也将影响行星的环境。

其次,他还指出,行星存在于宜居带并不是有液态水的直接证据。比如,如果没有致密的大气层,那行星气温可能会低至 -40℃ 左右,而地球在除去温室效应的情况下这一数字是 -15℃,而没有液态水以及适当的光和热,其存在生命体的可能性也会减小。

此外,关于星球的组成成分、尺寸等都还一概不知,因此 Plait 说:

这个地方可能会完全不适宜居住,也有可能是伊甸园,我们完全没有办法知道,所以要额外注意:比邻星 b 确实可能与地球大小相仿,但至于是不是有地球那样的宜居环境,我们完全无从得知。

“第二地球”的判定铁律

既然还有这么多未知谜团,那Pale Red Dot 的天文学家有何底气称其宜居呢?读到这里,你会注意到爱范儿(微信号:ifanr)反复提到一个词:宜居带。那到底什么是宜居带呢?

根据 2013 年学术期刊 Science 上的一段介绍,宜居带(habitable zone)是围绕恒星的一个轨道范围,在这个范围内,光和热都较为适中,因此在充足的大气压下,行星表面可以形成液态水。

proxmia b habitable area

(图片来自:Slate)(比邻星 b 处在绿色宜居带上)

是否宜居与恒星的辐射、行星的质量、大气状况都有决定性的关联,而处于宜居带仅仅是其中一个因素。

综合这些因素,地表液态水,是存在生命的一个至关重要的条件。地球则是个巧合,是一个幸运儿,它就处在那个黄金平衡点上,各项指数都刚刚好,而比邻星 b 能达到这种黄金平衡的几率微乎其微。

在本次发现中,科学家得出宜居这一假设,主要是基于其处于宜居带,并且质量与地球相仿,但这实际上并没有将所有情况都考虑完全,比如之前提到的大气、所受辐射等。

kepler 186f art

(图片来自:Daily Mail)(开普勒 186f 效果图)

事实上,自从人类 1995 年发现第一个系外行星后,已经累计发现了 9 个预计会存在液态水的行星,加上新近发现的比邻星 b,2/3 由 NASA 的开普勒太空望远镜一手包办,大部分的判断都是依据宜居带这一指标,但由于距离全部都在 13 光年以上,因此即使是发现了也几乎没有探索的可能。

habitable planet

(图片来自:Wikipedia)(历史上的 9 颗类地行星)

得了孤独恐惧症的人类

就算距离再远,即使我们的飞船和通讯设施再差,人类还是无法止住探索外星世界的脚步。

于是有这么一群“疯子”,他们每天守在炮台一样的天文站,观测着这个他们一辈子也去不了的世界。

pale red dot research

(图片来自:Pale Red Dot)(Pale Red Dot 团队)

Pale Red Dot 项目就是这个惊世发现背后的组织,它由伦敦玛丽皇后大学学院的 Guillem Anglada-Escudé 教授掌舵,由一支天文学家组成的研究小组管理。他们的目的只有一个:通过位于智利 La Silla 的 ESO HARPS 光谱仪观察比邻星的变化,由此来确定是否确有系外行星。

spectrum wave of proxima b

(图片来自:Pale Red Dot)(恒星晃动)

而可能存在行星的线索最早于 2013 年发现,但当时观测结果可信度并不高。

之后,Anglada-Escudé 教授的团队,在 ESO 的协助下进行了更多观测,而这项 Pale Red Dot 计划也在两年之后诞生。

在那 60 个夜晚里,Anglada-Escudé 教授每天都要检查信号。从前 20 天的结果来看,与预期已经非常相符,等达到 30 天时,结果已经很明确,于是团队开始准备起草论文。

最终在昨天,他们把这个消息告知了整个人类世界。

比邻星 b 的发现注定只是个开端,未来,它将成为宇宙中搜寻地外生命线索的重要目标。而事实上,StarShot 项目也计划派探测器飞往半人马座阿尔法星系。

Anglada-Escudé 教授也表示:

我们计划的下一步是搜寻比邻星 b 上的生命。

ESO chill station

(图片来自:Slate)(智利 ESO 天文台)

而这也引发了人类千百年来一直萦绕于心头的宏大问题:我们是谁?茫茫星空下,我们注定孤独吗?

于是,人们说:上帝或者真主活在我们头顶上,掌管着一切;到了近现代,又有形形色色的 UFO 传闻。

人类似乎难以接受孑然一身这个惨淡的现实,一直在用各种幻想麻痹自己:地球之外,一定还有别的世界,我们一定还有同伴。

于是,刘慈欣这样的神笔为我们构建了幻想的天地;而另一边,科学在用证实、渐进的方式为我们拓展眼界。但是,知道这个问题的答案真的有那么重要吗?这会是像《三体》中所记述的灭顶之灾,还是会帮人类迈向更繁荣更智慧的未来?

在我们真正与外星世界建立联系前,这一系列哲学问题都不会有明确可信的解释。

看来,我们还是一如既往的孤独而焦虑。

题图来自:Slate

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