《三體》電視劇正在熱播,這部根據獲得世界頂級科幻大獎的同名小說改編的電視劇,將帶給人們一個撲朔迷離的世界,里面描述的三體人生存于一個有三個太陽的時空,經歷著令人難以想象的殘酷環境。
在我們真實世界,存在這樣的地方嗎?其實,具有一定科學常識的朋友,就知道《三體》里描述的三體人世界,是以距離我們約4.3光年的一個恒星系統為背景創作的,那里真的有三顆太陽,也就是由三顆恒星組成的一個三合星系統。
這個三合星系統被稱為南門二,又叫半人馬座α星,由A、B、C三顆恒星組成,其中的老大A是一顆質量與太陽相當的恒星,由于是距離我們很近,因此很亮,視星等達到-0.01等;老二B比太陽稍小,質量約太陽的0.9倍,亮度也要暗一些,視星等約1.33等。
由于A、B兩星距離較近,只有約36億公里,只相當太陽到天王星和海王星之間的距離,因此在我們位置肉眼看到的南門二,實際上是這兩顆星重疊的亮度,達到視星等-0.27等,是全天第三亮的恒星。
老三C是其中最小的一顆恒星,而且小得不成比例,質量只有太陽0.122倍,亮度也很弱,視星等只有11等左右,人眼是根本看不見的,需要借助大型天文望遠鏡才能夠看到。
這顆C星才是距離我們真正最近的恒星,只有4.22光年,因此人們把它稱為“比鄰星”,從宇宙尺度來看,是近在咫尺的鄰居。
這個三合星系統并不像《三體》描述的那樣,運行沒有一點規律,而是很有規律。老大老二距離較近,相互玩著二人轉;而比鄰星則在遠達0.2光年的地方,圍繞著老大老二這個系統公轉,轉一圈需要547000年。
《三體》小說雖然是以這個三合星系統為背景寫的,但也僅僅將這個三合星系統當作一個引子,其中的天體環境和故事情節就完全是虛構創作出來的了,什么三體人、恒紀元、亂紀元,三個太陽無規律的肆虐著那個世界,都是作者的奇思妙想,并不是南門二系統的真實情況。
最新觀測研究發現,距離我們最近的比鄰星至少有三顆行星相伴,按照行星編碼規則,分別稱為比鄰星b、比鄰星c、比鄰星d。但人們對那里的狀態迄今知之甚少,因為即便在大型天文望遠鏡中,比鄰星也只能看到一個暗淡的紅色亮點,連星體的圓面都無法看到,行星就更完全看不見了。
人類發現這些行星,是通過它們運行對恒星產生了遮光現象和引力攝動,科學家們通過這些現象產生的光譜細微變化,分析計算出其擁有行星的大致情況,再通過科學建模,就對比鄰星及其所屬的行星有了一個基本了解,并認為比鄰星b可能有生命存在。
比鄰星是一顆紅矮星,質量只相當于太陽的約九分之一,直徑約太陽的七分之一。由于紅矮星核心壓力小,核聚變劇烈程度較低,因此亮度弱。比鄰星表面溫度約2800K,不到太陽的一半,亮度只有太陽的千分之一點五五。
這樣,比鄰星b雖然距離主恒星只有約700萬公里,只相當于水星與太陽距離約12%,但卻和地球一樣,處于自己主恒星的宜居帶。所謂宜居帶是指恒星與行星在一個恰當距離,這個距離形成的行星表面溫度適宜液態水的存在。
由于比鄰星b距離主恒星太近,研究認為它可能像月球被地球潮汐鎖定一樣,已經被比鄰星潮汐鎖定,就是自轉與公轉同步,一面一直朝著比鄰星,另一面一直背著比鄰星。這樣背陽一面與向陽一面溫度就是冷熱兩重天,向陽一面溫度永遠較高,而背陽一面永遠都是酷寒,沒有季節變化。
也有一種猜想,比鄰星b像水星一樣與太陽形成3:2的軌道共振,就是圍繞著太陽公轉兩圈,自己自轉三圈,這樣就不是一面一直朝著太陽了,有了季節變換,環境氣候就好了很多。比鄰星b公轉周期為11.2天(地球日,后同),如果形成3:2軌道共振,自轉周期就是7.46天。
如果比鄰星b表面有液態水和濃厚大氣存在的話,就有可能存在生命。當比鄰星b在被比鄰星潮汐鎖定的情況下,這些生命很可能生存在晨昏圈帶,也就是在太陽照耀著的白天與照不到的黑夜交界處;如果比鄰星b形成了3:2軌道共振,則環境相對溫和很多,平均溫度將與地球相當,這樣,生命存在的可能性和地域會更大。
那么,比鄰星b上的生命會像《三體》描述的那樣恐怖嗎?
絕對不會。因為比鄰星是在一個穩定的三合星系統中,圍繞著A、B兩顆主星系統公轉,547000年才轉一圈。比鄰星b上的生命如果有視力的話,看到的只是一顆太陽,就是比鄰星;因為另外兩顆太陽距離比鄰星b有0.2光年,看起來只是一顆比金星更亮一點的星星而已,視星等約為-6.66等(金星為-4.6等)。
因此,在比鄰星b上的生命,永遠也不會體會到《三體》科幻小說中亂紀元的那種恐怖,它們只會看到天上有一個太陽,或一直一動不動的照耀著(潮汐鎖定情況下),或每隔7.46個地球日升起落下一回(3:2軌道共振情況下),過著《三體》中所謂“恒紀元”的溫潤日子。
那么,比鄰星生命比地球生命還舒服嗎?不,其實那里的環境比地球惡劣多了,導致這種惡劣的原因,主要是紅矮星具有耀星特質。所謂耀星是指一種變星,其亮度常有不可預測的變化,有時在幾分鐘內改變幾個星等,隨后又會慢慢復原。
這種亮度變化是由于恒星色球層上大規模耀斑爆發造成的,這種劇烈的爆發,會伴隨著強大的射電乃至X射線爆發,因此,這種爆發對生命是致命的。
比鄰星就是一顆典型的耀星,2019年,科學家們觀測到那里爆發了一個巨大光學耀斑,總能量輸出達到16億億億焦耳,相當于3000億顆廣島原子彈同時爆炸,這種輻射到達僅距離700萬公里的比鄰星b,對生命的打擊將是毀滅性的。
這種巨大能量耀斑爆發也會出現在我們的太陽上,但一般要十到二十年才會發生一次,我們地球距離太陽是比鄰星b距離比鄰星的20倍,因此威脅小多了;而在比鄰星上,這種爆發每隔幾周就會發生一次,這是比鄰星b生命存在與否的最大威脅。
正因為如此,科學家們認為,比鄰星b的環境能否允許生命的存在還不能確定,即便有生命存在,也可能是一些極為低級的生命,它們或許存在于晨昏圈一帶,或許隱藏在深海里或地底下,才有可能躲過這些頻繁爆發的致命輻射。
這樣說來,比鄰星b上即便有生命存在,生存環境雖然沒有《三體》小說中描述得那么恐怖,生存繁衍也是十分不易。如果那里有《三體》中描述的“或級科學家”的話,它們觀測到太陽巨大耀斑爆發,發出的警告將不會是“立即脫水”,而是“立即下潛”或“立即鉆入地下”。
2022年2月,天文學家們發現了比鄰星第三顆行星比鄰星d,這顆行星距離主恒星更近,只有433萬公里,質量只有地球約四分之一,5.12天就繞比鄰星公轉一周,是迄今發現太陽系外最小的行星。研究認為,這顆行星上也可能存在液態水和生命,今天就不展開說了。
總之,海內存知己,天涯若比鄰,人類對這個最近的恒星鄰居充滿了興趣和好奇,盼望著那里有我們的知音。
比鄰星的年齡比太陽還大些,約為48.5億歲,因此,那里的生命起源或許比地球還要悠久。而紅矮星的壽命都超長,比鄰星的壽命可達千億年以上,甚至萬億年,比太陽壽命長了幾百倍,因此,那里的生命將會有比太陽系更長久的發展空間。
但這一切的真實樣子,現在我們還無法知曉,只能等待人類科學不斷進步,觀測手段提升到足夠強大,或者能夠派出探測器到現場一觀,才會知道。這個時間需要多久呢?這是另一個話題,有興趣的朋友可以注意時空通訊后發文章,一起討論。
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