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人类最有可能接触到的系外世界,比邻星究竟是什么样的天体?

在古时候,夜空中明亮的星星往往被用来辨别方向,特别是在海洋和沙漠这种完全没有参照物的地方,星星的定位变得尤为重要。

郑和下西洋的时候,他的船队记录了那些最明亮的“航海群星”,比如夜空中最亮的天狼星和第二亮老人星,还有亮度排在它们之后的南门二星。

(金星比天狼星亮,但是它在地球轨道内部,跟随着太阳日出和日落,所以基本只能在黎明和黄昏太阳不是很耀眼的时候才好看到。)

夜空中稳定而又明亮的往往都是一些距离我们较近的恒星,而南门二更是宇宙中除太阳之外离我们最近的“一颗”恒星。

之所以要给“一颗”来个引号,是因为这颗星星其实是一个三合星系统,它看似一颗实际上有三颗恒星组成,不过贡献亮度并让我们肉眼看到它的只有两颗,还有一颗是我们肉眼看不到体型较小的、暗淡的红矮星。

图注:红色圈出来的是比邻星,它左边的明亮星星是南门二另外两颗恒星

这三颗恒星中距离我们最近的就是这颗红矮星,所以它有一个很“友好”的名字――比邻星,咱们的天文工作者还是很有诗意的,国外的命名它就叫半人马座α星C(另外两颗是A和B)。

比邻星距离我们只有4.22光年,对于浩瀚宇宙而言,这个距离真的就是“若比邻”。

恒星可以持久地提供能量,这里很可能就像太阳系一样是生命的温床,加上南门二距离我们如此之近,所以比邻星以及它的三合星系统一直都是科幻小说作者喜欢引用的恒星系统。

比如,刘慈欣小说《三体》中的三体人所在的恒星系统应该是借鉴了这个三星系统的,还有《流浪地球》中地球最终的去处基本也是这个三星系统。

虽然,刘慈欣在写《三体》和《流浪地球》的时候,人们对南门二的了解并不深刻,但是这里存在“三体人”的可能性真的很高,而且完全有可能比我们更先进,只不过它成为流浪地球的归宿的可能性并不高。

图注:比邻星b和三合星系统,最大量的是比邻星,那两颗不太亮的是另外两颗

可能存在更高级生命的比邻星b

《三体》和《流浪地球》都是2010年前的作品,而2016年的时候,智利拉西拉天文台发现了可能是银河系中最令人期待的系外行星的证据――那就是比邻星b。

从这颗行星的命名上就不难发现,它是绕着比邻星旋转的行星,所以它顺便还成为距离我们最近的系外行星。

比邻星 b 是通过辨别恒星运动中的周期性摆动发现的,通过这些数据还可以计算出这是一颗质量大约比地球大30%的行星,以及它距离比邻星只有0.05 AU(1AU是太阳到地球的平价距离),大约只有750万公里,同时也可以得到它的公转周期大约是11.2个地球日。

图注:哈勃望远镜下的南门二中的两颗恒星

虽然距离很近,但毕竟比邻星是红矮星,所以比邻星 b处在了它母恒星的宜居带中,它所接收到恒星辐射和地球是差不多的,所以它的表面也支持液态水的存在。

换句话说,这是一颗很可能存在生命的太阳系外行星,而且这里比我们更早出现生命的可能性很高,因为比邻星形成的时间要比太阳早一点。

大约在48.5亿年前比邻星和它的行星就出现了,而相比之下,太阳系是在46亿年前出现,比邻星比太阳早了2.5亿年。

图注:生命起源

地球经过一番冷却,生命大约在35亿年前就开始出现了。虽然出现像人类这样的高级生命纯属偶然,但是从某些方面来讲,更早形成的比邻星拥有更高级文明的可能性也更高一点点,而且红矮星的行星出现生命的可能性也更高,因为这是一种更持久、稳定的恒星。

如果比邻星b真的存在高级生命,可以肯定的是,他们不会像《三体》描述的那样,“三体人”处在一个不稳定、无解的三颗恒星系统中。

这是因为比邻星距离另外两颗恒星的距离很远,受到另外两颗恒星的引力影响并没有那么大,所以比邻星b还是很稳定的。

虽然,比邻星b可能很稳定地绕着它的恒星运动,处在了宜居带中,但是这里的条件可能依然是很乐观。

图:南门二三星和太阳的亮度、大小比较

比邻星b的环境怎么样?

如果比邻星和地球一样“幸运”的话,这里完全有可能诞生生命,这是它可能没那么“幸运”。

这颗行星和地球可能很像,就比地球稍微大一点,一些科学家经过模拟,它是岩石行星的概率超过90%。

这个世界的平均温度是-39摄氏度,相比之下现在地球的平均温度是-18摄氏度,不过行星表面的温度现在并没有确定。

图注:比邻星b世界的三个太阳

然而,由于它距离比邻星太近了,所以很有可能已经像月球一样被潮汐锁定,或者说它很可能有一面永远朝着比邻星,每日接受高温炙烤,而另外一面永远处在黑暗之中。

如果是这样的话,它的两个半球很可能都不适合生物生存,不过一些艺术家认为在明暗交界的晨昏线上很可能是适合生物生存的,这里不太冷也不太热。

事实上,这里和艺术家的想法有点不一样,我们知道地球的磁场很可能和它的自转有关系。而潮汐锁定带来的不仅是高温和黑暗,还有自转速度的减慢。

如果比邻星b被潮汐锁定,那么它的自转周期将和它的公转周期一样是11.2个地球日,即便它和地球一样可以通过自转制造磁场,那也是十分薄弱的。

图注:月球被潮汐锁定示意图

我们知道,火星失去大气层很大部分原因就是它在某个时段失去了磁场,太阳风将其大气层摧毁,而拥有磁场的地球将太阳风变成壮观的极光。

如果比邻星b被潮汐锁定,这样的事情也将发生。更可怕的是,它所接收的“太阳风”可能远超地球和火星。

图注:太阳耀斑

比邻星b距离其母星很近,这是它接收更强劲“太阳风”的一方面,另一方面是比邻星本身就是一颗“有问题”的红矮星。

比邻星爆发耀斑的强度远超想象,近距离靠近它的比邻星b接受的恒星风压是地球的2000倍,如果比邻星没有强大的磁场,这样的耀斑爆发会在短时间内摧毁行星大气层。

如果失去大气层,这里的环境将不足以支撑高等生命。

最后

虽然,比邻星是距离我们最近的恒星,但是要观察其系统中的一颗行星还是很困难的,所以很多东西都没法确定,大部分是猜测。

就这样一个我们最近的“邻居”,它存在“三体人”的概率都很高,而且比我们科技更发达的可能性也很高,浩瀚宇宙中,人类真得不至于孤独。