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如果太陽系發生危機,4.22光年外的「大號地球」值得人類投奔嗎?
2021/10/28
2021/10/28

儘管太陽系已經安然存在了數十億年的時間,但誰也不知道太陽系在未來會不會遇到什麼危機,想象一下,假如人類探測到一顆巨大的恒星,又或者是一個流浪黑洞氣勢洶洶地向太陽系沖過來,並且預計在若干年後會與太陽相撞,那人類應該怎麼辦?

如果真是這樣,那麼太陽系應該是沒辦法繼續待下去了,所以一個簡單的選擇就是:人類應該傾盡全力地發展有關星際航行的各種科技,然後在危機真正到來之前離開太陽系。那麼問題就來了,如果太陽系發生危機,人類應該投奔哪顆星球呢?

4.22光年外的比鄰星(Proxima Centauri)是距離我們最近的一顆恒星,觀測資料表明,在比鄰星的宜居帶裡還存在著一顆類地行星——「比鄰星-b」(Proxima b),其半徑為地球半徑的1.07(±0.35)倍,質量為地球質量的1.17倍左右,可以說是一個「大號地球」了。

這顆4.22光年外的「大號地球」值得人類投奔嗎?

所謂宜居帶是指在恒星周圍的一個距離范圍,在此范圍內剛好可以維持液態水的存在,由于恒星有大有小,各個恒星的宜居帶也存在一定的差異,具體表現為恒星越小、表面溫度越低,其宜居帶就離恒星越遠,反之亦然。

比鄰星是一顆紅矮星,其質量僅為太陽的12.3%,表面溫度只有2800K,所以比鄰星的宜居帶就比太陽要近很多,實際上,比鄰星-b與主恒星的距離只有0.05天文單位,只有日地距離的20分之1,如此近的距離使得比鄰星-b很可能已經被潮汐鎖定,始終只能以相同的一面對著主恒星。

在這種情況下,比鄰星-b的「向陽面」就會一直接收主恒星的能量,溫度就會很高,而「背陽面」的情況則恰恰相反,只有在「向陽面」和「背向面」交界處附近才可能存在適合人類生存的溫度。

另一方面來講,比鄰星雖然「個頭」比太陽小,但是「脾氣」卻比太陽大,由于沒有輻射層的約束,比鄰星核心的物質可以直接與其表面物質進行對流,因此比鄰星的表面會經常產生巨大的耀斑,並釋放出非常強烈的紫外線以及X射線。

還有一個問題就是,比鄰星-b的公轉週期約為11.2個地球日,而被潮汐鎖定後的星球,其自轉週期與公轉週期是同步的,也就是說,比鄰星-b需要大約11.2個地球日才能完成一次自轉,如此長的自轉週期,就會使得比鄰星-b的磁場比地球弱很多,基本上無法抵禦自主恒星的高速帶電粒子流(也就是恒星風)。

綜上所述,雖然比鄰星-b是一顆位于宜居帶中的類地行星,但這顆「大號地球」卻並不值得人類投奔。

除了比鄰星-b之外,太陽系附近還有其他的星球可供人類選擇嗎?

從恒星的類型來看,在太陽周圍12光年的范圍內共有18顆恒星,其中只有「天苑四」(ε Eridani)和「天倉五」(Tau Ceti)這兩顆恒星的宜居帶比較適合人類生存(其他的恒星要麼太大,要麼太小,又或者是雙星系統)。

由于「天苑四」的宜居帶中目前並沒有發現類地行星,因此這顆恒星我們暫時不去考慮,好消息是,天文學家早已發現「天倉五」擁有五顆行星,其中有一顆編號為「Tau Ceti-e」的類地行星正好位于宜居帶中。

「天倉五」位于鯨魚座,距離我們大約11.9光年,是一顆與太陽同類型的G型主序星,其質量比太陽略小,大約為太陽的80%左右,表面溫度也比太陽略低,約為5300K(太陽表面溫度約為5500K)。

觀測資料表明,Tau Ceti-e是一顆超級地球,其質量約為地球的3.93倍,半徑約為地球的1.8倍,是「天倉五」的第四顆行星,繞其主恒星公轉一圈需要大約162.9個地球日。

需要指出的是,Tau Ceti-e的質量是地球的3.93倍,並不意味著它的表面重力就是地球的3.93倍,根據重力加速度計算公式「g=GM/r^2」(G為引力常數,M為行星質量,r為行星半徑)可以計算出,Tau Ceti-e的表面重力只有地球表面的大約1.2倍,人類完全可以接受。

可以看到,與比鄰星-b這顆「大號地球」相比,Tau Ceti-e更加適合人類生存,而這顆星球也是人類在太陽周圍12光年的范圍內相對最好的選擇,因此可以說,假如太陽系發生危機,人類更應該投奔Tau Ceti-e,畢竟如果未來的人類有能力抵達4.22光年外的比鄰星-b,那就應該有能力飛到11.9光年外的Tau Ceti-e,只是需要的時間會更加漫長。

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