人類目前累計發現了6000多顆系外行星,但宇宙中真實存在的系外行星數量,無疑要遠多于此,因為僅在銀河系中,就有超過1000億顆恒星,天文學家認為,幾乎每一顆恒星都擁有屬于自己的行星系統,更不用說宇宙中還有數萬億個其他星系,每個星系都充斥著不計其數的恒星與行星。
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這意味著:只要不違背物理定律,任何你能想象到的行星,大概率都存在于宇宙的某個角落,等待著人類去發現。
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接下來我將介紹3個比地球更宜居的外星世界,這些行星都真實存在于宇宙的某個地方,并且完全符合物理定律。
話不多說,讓我們啟程吧
如果你看過《阿凡達》,那么我們旅程的第一站,一定會讓你感到無比熟悉,因為這顆星球,就是現實版的潘多拉,一顆圍繞氣態巨行星運行的宜居衛星,這顆衛星的體積與地球相差無幾,但它始終圍繞著一顆木星般龐大的氣態巨行星旋轉。
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在這樣的環境條件下,星球表面的任何生物,感受到的重力都大約是地球重力的80%,這顆氣態巨行星恰好位于其宿主恒星的宜居帶內,這讓這顆 “潘多拉衛星” 擁有了繁茂的生態環境與溫和的氣候。
這顆宜居衛星會被氣態巨行星潮汐鎖定,就像月球之于地球一樣,它永遠只有一面朝向自己的母行星,生活在朝向母行星一側的居民,每天都能欣賞到堪稱全宇宙最壯麗的景觀:一顆巨大的行星如同永恒的天幕,24 小時懸掛在天空中。
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說實話單憑這一點,就足以讓這顆星球比地球更具吸引力,但它的優勢遠不止于此,由于衛星被氣態巨行星潮汐鎖定,其自轉軸傾角會在數百萬甚至數十億年的時間里保持穩定,這就杜絕了因極端季節變化,導致星球部分區域變得不宜居的可能。
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潮汐作用還可能帶來額外的潮汐加熱效應,氣態巨行星對衛星的持續拉伸與擠壓,會不斷為衛星內部注入能量,只要這種加熱效應不過度強烈,就能驅動足夠的地熱活動,從而有效預防超級火山的大規模噴發,或是冰河時代的降臨。
這顆小衛星繞氣態巨行星公轉一周,需要整整10天的時間,而因為潮汐鎖定的緣故,這10天恰好就是這顆星球上的一整個晝夜,5天白晝,緊接著5天黑夜,但在朝向母行星一側的黑夜時段,天空并不會陷入完全的黑暗。
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因為氣態巨行星會反射恒星的光芒,將四周照亮,其亮度遠超地球上一輪滿月所能帶來的微光,在這10天的晝夜周期里,如果整個行星系統的軌道排列恰好合適,衛星就會運行到氣態巨行星的后方,從而上演一場場如夢似幻的日全食。
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在那幾個小時里,當衛星進入一種類似 “正午黃昏” 的特殊狀態時,漫天繁星便會悄然浮現,而這也是生活在衛星近側的居民唯一能看到星星的時刻,因為在平日里的黑夜,天空中那顆明亮的母行星會遮蔽所有星光,讓他們無緣一睹宇宙的浩瀚。
讓我們繼續前往下一顆星球
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第二顆行星看起來和地球十分相似:天空中懸掛著一顆溫暖明媚的恒星,萬物景象似乎都別無二致,但只要你稍加留意,就會發現其中暗藏的玄機,如果我們將視線聚焦到那顆恒星上,就會察覺到一個詭異的存在。
那是什么?是一個黑洞!這是一顆圍繞黑洞和恒星系統運行的星球,這顆行星本身與地球一模一樣,唯一的區別在于,它同時被兩個巨型天體的引力束縛,一顆恒星,以及一個黑洞。
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這個系統的軌道動力學特性堪稱神奇,恒星的質量與太陽相當,而它圍繞旋轉的黑洞,質量卻是它的10倍,這讓它們之間形成了一種獨特的軌道繞行模式,讓我們把視角拉遠,看看這顆行星的位置,它和地球非常相似,但由于它圍繞的是 “黑洞 - 恒星” 雙星系統,想要停留在恒星的宜居帶內,就必須以更快的速度公轉,這顆行星上的一年,僅有110天。
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你可能會覺得,既然黑洞的質量是太陽的 10 倍,它的體積一定十分巨大,但事實上,它的直徑僅有約 60 公里,相較于恒星的體積,它渺小得微不足道,但其引力卻占據著絕對的主導地位。
站在這顆行星的地面上,眼前的景象與地球幾乎沒有差別,只有通過先進的望遠鏡系統,人們才能觀測到一個奇妙的現象:當恒星運行到黑洞正后方時,會形成一個小小的愛因斯坦環。
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看過《星際穿越》的朋友應該都知道,時間膨脹效應會讓靠近黑洞的物體,經歷的時間流速變得更慢,黑洞額外的質量,會讓這顆行星上的時間流逝速度,比地球上每年慢 4.7 秒,這種時間膨脹效應,一部分源于黑洞的引力影響,另一部分則來自行星本身更快的公轉速度。
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這個時間差對日常生活的影響微乎其微,但在制定歷法和設計全球定位系統時,必須將這一因素考慮在內,接下來,更不可思議的事情發生了,在地球上,太陽引力對潮汐的貢獻大約是月球的一半,盡管占比不高,卻也不容忽視。
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而在這顆黑日行星上,同時受到恒星與黑洞的雙重引力作用,即便是沒有衛星,潮汐的高度也會比地球高出 5 倍之多,這就意味著,沿海城市必須建造更堅固的防護系統,才能抵御如此洶涌的潮汐。
那么這顆行星究竟為什么比地球更適合人類居住呢?
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在我看來,最大的優勢在于:我們擁有了一個近在咫尺的黑洞,可以隨時隨地開展各種前沿科學實驗,我們可以嘗試直接探測霍金輻射,向黑洞中投放物體,或是測試極端條件下的時間膨脹效應。
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從宇宙尺度來看,這些實驗簡直就像是在自家后院里完成的,這對物理學的發展而言,無疑是無價之寶嗎,而想要在地球上開展這些實驗,可能性基本為零。
第三個外星世界非常特殊
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它有酷似地球的行星,共同圍繞著一顆恒星運行,這兩顆行星質量完全相同,而且它們共享同一條公轉軌道,它們繞宿主恒星公轉一周的時間,大約與地球上的一年相當,每隔33年,它們就會運行到彼此距離極近的位置,并在此交換軌道,這就是著名的馬蹄形軌道。
在它們距離最近的時候,彼此之間的間隔僅有 150 萬公里,這是一個極其驚險的距離,只要再靠近一點,它們就會在相互引力的作用下,被對方徹底撕碎。
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完成軌道交換后,它們會繼續沿著各自的路徑公轉,共享同一軌道,一顆稍稍靠近恒星,另一顆則稍稍遠離,直到 33 年后再次相遇,交換回原來的軌道,生活在這樣的行星系統中,體驗會與地球截然不同。
試想一下,每隔 30 多年,我們的星球就會與另一顆 “地球” 近距離相遇,我們可以發射飛船,在兩顆星球之間開展貿易往來與文化交流,以人類目前掌握的推進技術,在兩顆星球之間往返,只需要大約一周的時間。
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和我們探訪的第一顆星球類似,在兩顆行星近距離相遇的那段時間里,兩顆星球上的居民,都能在天空中看到另一顆巨大星球的壯麗身影,受額外引力的影響,這段時間里的潮汐高度,也會比平時高出大約 5 倍。
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這個行星系統最大的優勢,在于它能大大降低人類文明面臨的生存危機,如果今天有一顆小行星撞擊地球,導致地球上的生命全部滅絕,那么人類文明的故事也就此終結,但如果我們擁有一顆 “姐妹地球”,人類就能在另一顆星球上延續文明,并重建家園。
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