潮汐锁定的星球:“太阳”永不会下山,只有“朦胧地带”可以生存

潮汐锁定的星球:“太阳”永不会下山,只有“朦胧地带”可以生存

近日,美国大西洋月刊发文:The Bizarre Planets That Could Be Humanity’s New Homes(这些奇异的行星可能是人类的新家园)。文章称,地球的潮汐现象是由综合与因素造成的,而在浩瀚的宇宙中,这一现象并不多见。未来,即使人类能够实现星际迁徙,也将可能生活在潮汐锁定的世界里。

想象一下,如果你生活在一个没有日出,没有日落,太阳永远不会移动的星球上,那会是一副什么景象?文章称,人类在寻找类地行星的过程中,潮汐锁定的星球应该受到重视,如果我们真能生活在其他星系中,那么永恒的黑暗和无尽的阳光将是人类的未来。

文章称,天文学家认为,在宇宙中,大多数温度与地球相似的行星,潮汐都有可能处于锁定状态。因为它们的轨道周期和自转周期是一样的,所以这些行星总是对恒星呈现同一面——就像我们总是看到月球的同一面一样。

潮汐锁定星球如此多的原因很简单。在银河系中,多达四分之三的恒星是红矮星,或称m矮星,它们比我们的太阳更小更冷。任何围绕m -矮星运行的行星,都需要离恒星更近才能维持足够的温度,就像水星离太阳那样近才行。而在这个距离,恒星的引力会把行星拉进潮汐锁定的轨道。

例如,天文学家曾在特拉普斯特-1星系的宜居带,发现了7颗大小与地球相似的行星,它们潮汐很可能就处于锁定状态。

文章称,难以想象的是,如果生活在一个天空永远不会变的星球上会是什么样子?亚利桑那州立大学,地球与太空探索学院院长林迪-埃尔金斯-坦顿(Lindy Elkins-Tanton),以及其他科学家都表示,尽管这些行星的信息并不多,且大多仍然停留在推测上,但我们对潮汐现象很熟悉,这将帮助人类预测,人类在潮汐锁定的星球上,建立的文明应该是什么样的?

文章称,在潮汐锁定的星球上,如果人类要在上面生活的话,即介于白天和黑夜之间的“朦胧地带”,将是一个不错的选择,因为那里既不太热也不太冷,而且介于永恒的黄昏和黎明之间。

科学家认为,在那样的地带,人类也许能够利用“某种热核反应堆”中,夜晚的冷水和白天的热水来产生地热能。马普天文研究所的Ludmila Carone说,要想在潮汐锁定的星球上获得液态水,你需要一套系统,用来降低白天的温度,并且在夜晚供应热量。否则,所有的液体会在晚上结冰,然而更糟的或许是,大气中的水会在黑暗中结冰。

“这些行星能否成为宜居星球,很大程度上取决于你能否输送热量,”卡罗内说。根据计算机的模拟显示,潮汐锁定的行星,很可能有两个强风气流,两个半球各有一个,这些气流可以帮助传递热量。但是,如果行星离恒星太近,那么它可能只有一股气流,而且是直接掠过离恒星最近的部分。在这种情况下,热量只会停留在处于白天的一面,而不会被传递到黑暗面。

文章称,哈佛大学(Harvard University)研究系外行星大气的劳拉-克瑞德伯格(Laura Kreidberg)称,地球上的水没有在夜晚结冰有很多原因。其中,洋流传递了足够多的热量是一个因素,这是因为地球上的水足够多,地球严格意义上是一个水球。但是,如果潮汐锁定的星球上没有足够的水,那么光靠气流是无法传递足够多的热量。

卡罗内表示,除了寻找液态水的问题,另一个问题也值得关注。红矮星是“出了名的喜怒无常”,它们有时会突然“爆发”,并将物质喷射到太空中。这些物质会加热区域内行星的大气层,或将其剥离。在早期的地球上,就曾发生过这样的事情。但在一个潮汐锁定的世界里,一场猛烈的恒星风暴就可以摧毁一切。

文章称,即使有大气层,行星白天的一面也可能受到致命的辐射。红矮星发出的光不能提供足够长的紫外线波,这意味着无法制造臭氧,行星外围可能没有臭氧层保护生命。

另外,食物也是必须的,希伯来大学(Hebrew University)物理学家约瑟夫-盖尔(Joseph Gale)和阿姆里-旺德尔(Amri Wandel),一直在研究植物能否在耀斑和辐射下存活。起初,植物需要海洋的保护来完成进化。但最终,如果行星环境趋于稳定,且形成了足够厚的大气层,那么植物将会在陆地上生长。Gale和Wandel还计算出,在红矮星的可见光光谱中,可能有足够的光来进行正常的光合作用。

多伦多大学的天体物理学家阿迪夫-帕乐迪(Adiv Paradise)猜测道:人们可能住在白天的一面,但需要建造类似采矿用的管道,只有这样,才能避免有害的辐射,并且可以从夜晚的一面把冰运过来。

文章称,对于生活在潮汐锁定星球的生命来说,最大的挑战可能来自于天空。因为生活在白天的生命,永远看不到星星,这可能会使其“失去对宇宙的所有知识”。另外,时间概念也会发生变化,昼夜节律将出现混乱,因为“天空中没有任何东西会改变。”

文章最后指出,潮汐锁定的行星上必定呈现奇异、恐怖和壮丽的景象。随着不断的发现,以及收集更多的观测数据,关于潮汐锁定的世界到底是什么样?答案将会越来越清晰。梦想成为另一个星球上的生命,是人类了解自身的一种方式,无论是现在还是未来,哪怕需要千年之久。