潮汐鎖定的星球:「太陽」永不會下山,只有「朦朧地帶」可以生存

2020-12-05 抬頭見鬥

近日,美國大西洋月刊發文:The Bizarre Planets That Could Be Humanity’s New Homes(這些奇異的行星可能是人類的新家園)。文章稱,地球的潮汐現象是由綜合與因素造成的,而在浩瀚的宇宙中,這一現象並不多見。未來,即使人類能夠實現星際遷徙,也將可能生活在潮汐鎖定的世界裡。

想像一下,如果你生活在一個沒有日出,沒有日落,太陽永遠不會移動的星球上,那會是一副什麼景象?文章稱,人類在尋找類地行星的過程中,潮汐鎖定的星球應該受到重視,如果我們真能生活在其他星系中,那麼永恆的黑暗和無盡的陽光將是人類的未來。

文章稱,天文學家認為,在宇宙中,大多數溫度與地球相似的行星,潮汐都有可能處於鎖定狀態。因為它們的軌道周期和自轉周期是一樣的,所以這些行星總是對恆星呈現同一面——就像我們總是看到月球的同一面一樣。

潮汐鎖定星球如此多的原因很簡單。在銀河系中,多達四分之三的恆星是紅矮星,或稱m矮星,它們比我們的太陽更小更冷。任何圍繞m -矮星運行的行星,都需要離恆星更近才能維持足夠的溫度,就像水星離太陽那樣近才行。而在這個距離,恆星的引力會把行星拉進潮汐鎖定的軌道。

例如,天文學家曾在特拉普斯特-1星系的宜居帶,發現了7顆大小與地球相似的行星,它們潮汐很可能就處於鎖定狀態。

文章稱,難以想像的是,如果生活在一個天空永遠不會變的星球上會是什麼樣子?亞利桑那州立大學,地球與太空探索學院院長林迪-埃爾金斯-坦頓(Lindy Elkins-Tanton),以及其他科學家都表示,儘管這些行星的信息並不多,且大多仍然停留在推測上,但我們對潮汐現象很熟悉,這將幫助人類預測,人類在潮汐鎖定的星球上,建立的文明應該是什麼樣的?

文章稱,在潮汐鎖定的星球上,如果人類要在上面生活的話,即介於白天和黑夜之間的「朦朧地帶」,將是一個不錯的選擇,因為那裡既不太熱也不太冷,而且介於永恆的黃昏和黎明之間。

科學家認為,在那樣的地帶,人類也許能夠利用「某種熱核反應堆」中,夜晚的冷水和白天的熱水來產生地熱能。馬普天文研究所的Ludmila Carone說,要想在潮汐鎖定的星球上獲得液態水,你需要一套系統,用來降低白天的溫度,並且在夜晚供應熱量。否則,所有的液體會在晚上結冰,然而更糟的或許是,大氣中的水會在黑暗中結冰。

「這些行星能否成為宜居星球,很大程度上取決於你能否輸送熱量,」卡羅內說。根據計算機的模擬顯示,潮汐鎖定的行星,很可能有兩個強風氣流,兩個半球各有一個,這些氣流可以幫助傳遞熱量。但是,如果行星離恆星太近,那麼它可能只有一股氣流,而且是直接掠過離恆星最近的部分。在這種情況下,熱量只會停留在處於白天的一面,而不會被傳遞到黑暗面。

文章稱,哈佛大學(Harvard University)研究系外行星大氣的蘿拉-克瑞德伯格(Laura Kreidberg)稱,地球上的水沒有在夜晚結冰有很多原因。其中,洋流傳遞了足夠多的熱量是一個因素,這是因為地球上的水足夠多,地球嚴格意義上是一個水球。但是,如果潮汐鎖定的星球上沒有足夠的水,那麼光靠氣流是無法傳遞足夠多的熱量。

卡羅內表示,除了尋找液態水的問題,另一個問題也值得關注。紅矮星是「出了名的喜怒無常」,它們有時會突然「爆發」,並將物質噴射到太空中。這些物質會加熱區域內行星的大氣層,或將其剝離。在早期的地球上,就曾發生過這樣的事情。但在一個潮汐鎖定的世界裡,一場猛烈的恆星風暴就可以摧毀一切。

文章稱,即使有大氣層,行星白天的一面也可能受到致命的輻射。紅矮星發出的光不能提供足夠長的紫外線波,這意味著無法製造臭氧,行星外圍可能沒有臭氧層保護生命。

另外,食物也是必須的,希伯來大學(Hebrew University)物理學家約瑟夫-蓋爾(Joseph Gale)和阿姆裡-旺德爾(Amri Wandel),一直在研究植物能否在耀斑和輻射下存活。起初,植物需要海洋的保護來完成進化。但最終,如果行星環境趨於穩定,且形成了足夠厚的大氣層,那麼植物將會在陸地上生長。Gale和Wandel還計算出,在紅矮星的可見光光譜中,可能有足夠的光來進行正常的光合作用。

多倫多大學的天體物理學家阿迪夫-帕樂迪(Adiv Paradise)猜測道:人們可能住在白天的一面,但需要建造類似採礦用的管道,只有這樣,才能避免有害的輻射,並且可以從夜晚的一面把冰運過來。

文章稱,對於生活在潮汐鎖定星球的生命來說,最大的挑戰可能來自於天空。因為生活在白天的生命,永遠看不到星星,這可能會使其「失去對宇宙的所有知識」。另外,時間概念也會發生變化,晝夜節律將出現混亂,因為「天空中沒有任何東西會改變。」

文章最後指出,潮汐鎖定的行星上必定呈現奇異、恐怖和壯麗的景象。隨著不斷的發現,以及收集更多的觀測數據,關於潮汐鎖定的世界到底是什麼樣?答案將會越來越清晰。夢想成為另一個星球上的生命,是人類了解自身的一種方式,無論是現在還是未來,哪怕需要千年之久。

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  • 如果地球被太陽潮汐鎖定,人類還能生存麼?
    我們都知道,地球之所以能夠誕生生命,是因為太陽在不斷的向它提供著光和熱。而地球在自轉的過程當中讓星球上的每一個角落都能受到太陽的普照,得到太陽所帶來的溫度。以此才保證了生命你的生存與發展,在天文學領域,有一個概念叫做潮汐鎖定,像月球就被地球潮汐鎖定。
  • 潮汐鎖定星球的「中間地帶」可能孕育生命形式
    浩瀚宇宙非常奇特,對於一些星球,會看到「太陽」永遠不會升起或者落下,如果一顆行星繞軸旋轉一次所需時間與繞主恆星公轉一周的時間相同,那麼站在該行星表面就會看到主恆星始終靜止不動,這樣的行星僅有一側朝向主恆星,該情況叫做「潮汐鎖定」。
  • 小科普:如何在一顆「潮汐鎖定」的星球上生活?
    想像一下,如果你生活在一個太陽永遠不會在天空中移動的星球上,那裡既沒有日出,也沒有日落。幾年前,我迷上了潮汐鎖定這個概念,這個永遠處於兩個極端之間的世界的概念成功地佔據了我的想像力。我意識到,在尋找類地行星的過程中,像這樣的行星是最有可能存在的,我們的後代也許可以在這些地方定居下來。
  • 假如地球被太陽潮汐鎖定,將出現永夜永晝現象,物種會如何生存?
    從古至今人們的生活常態便是日出而作,日落而息,而這一種生活狀態也是跟著地球圍繞太陽自轉的規律形成的,但是在宇宙中,並不是所有的星球都在轉動,有的圍繞地球轉動的星球被潮汐鎖定後,在這個星球上的一天與它圍繞地球公轉一圈的時間是一樣的,比如月球,就是被地球潮汐鎖定,也正是如此,所以我們只能看到月球的一面
  • 因為潮汐鎖定,月球只有一面朝向地球,若地球被太陽鎖定會怎樣?
    當然,月球並不是從一開始就只有一面朝向地球的,導致月球自轉和公轉速度趨於一致的原因就是地球對月球的潮汐鎖定。在宇宙之中,兩個天體發生潮汐鎖定是一種很常見的現象,僅在太陽系之中就有很多這樣的例子。太陽系八大行星之中離太陽最近的水星就被太陽潮汐鎖定了。
  • 如果地球被潮汐鎖定,生命將如何生存?
    在宇宙中有一種關係,一個星球完全被另一個星球「迷住」,始終只有一面對著它。沒錯,那就是「潮汐鎖定」。現在月球就被我們的地球潮汐鎖定著。那麼,地球有沒有可能也被潮汐鎖定?地球生命又將如何生存?地球會被鎖定嗎?
  • 如果地球被潮汐鎖定,生命將如何生存?
    在宇宙中有一種關係,一個星球完全被另一個星球「迷住」,始終只有一面對著它。沒錯,那就是「潮汐鎖定」。現在月球就被我們的地球潮汐鎖定著。那麼,地球有沒有可能也被潮汐鎖定?地球生命又將如何生存?地球會被鎖定嗎?
  • 太陽系潮汐鎖定的星球知多少?
    我想大概是指有的行星被太陽引力潮汐力鎖定吧,也很可能是問題中的「有的星球」。所謂潮汐鎖定,就是指兩個天體本來都有自己的公轉和自轉規律,但由於距離較近,引力分配到天體上的力不均衡,就會出現潮汐力。最典型的就是月亮與地球的引力潮汐力,可以從地球上的海水看到。
  • 如果地球被太陽潮汐鎖定,一半永遠對著太陽,地球哪裡適合生存?
    這種情況比月球還慘,月球至少半個月白天半個月黑夜,潮汐鎖定後的地球將是一邊永日,而另一邊將是永夜!因為地球是一個有著充沛水汽循環的星球,大氣流動會讓潮汐鎖定後的地球狀況變得比正常自轉的地球更為複雜……那麼來看看,會是個怎麼樣的情況!
  • 若地球被太陽的潮汐鎖定,人類還會出現嗎?
    因為月球被地球的潮汐鎖定了,所以,月球的背面是永遠不會對著地球的,所以,多年來關於月球的「陰謀論」才會層出不窮,不多,在我國的嫦娥四號成功在月球背面著陸之後,很多人也就對此不再感到懷疑了。那麼,月球被潮汐鎖定了,它還會圍繞著地球運行嗎?
  • 月球已被地球潮汐鎖定,若地球也被太陽潮汐鎖定,會有哪些變化?
    同樣是因為潮汐鎖定的關係,月球永遠都只有一個面朝向地球。準確一點來說,月球表面大約有41%的部分是永遠背對地球的,所以月球對於地球而言也就有了正面和背面之說。既然月球可以被地球潮汐鎖定,那麼我們的地球是否也會被太陽潮汐鎖定呢?如果地球被太陽潮汐鎖定,那麼會給地球帶來怎樣的變化呢?可以說,如果這種假設成立的話,那麼對於地球環境而言將會造成翻天覆地的變化。
  • 科普一下,假如地球被太陽潮汐鎖定,我們會經歷什麼?
    這是因為引力原因,月球被地球潮汐鎖定了,公轉一周的同時正好自轉一周。今天我們提出一個有意思的話題,假如地球也被太陽潮汐鎖定,我們的世界會變成什麼樣子?地球被太陽潮汐鎖定以後,最明顯的變化就是地球的一面始終面對著太陽,另外一面會陷入無盡的黑夜之中,地球將沒有晝夜交替。除此之外,地球的氣候和大氣也會發生非常明顯的變化。
  • 月球被地球「潮汐鎖定」,那地球為什麼沒有被太陽「潮汐鎖定」?
    月球上看地球如果兩個相互影響的天體個頭相差不大,那麼就有可能產生相互「潮汐鎖定」的現象,比如矮行星冥王星和它的衛星卡戎就是最好的例子,他們兩者相互潮汐鎖定,只有從冥王星的一個半球可以看見卡戎,反之亦然。由上分析,我們可以發現,「潮汐鎖定」是一種在宇宙中很普遍的現象,以上例子我們都是說行星鎖定其衛星,那麼高一個級別,恆星有沒有可能鎖定行星呢?
  • 地球若被太陽潮汐鎖定,將出現冰火兩重天
    月亮是已經被地球潮汐鎖定的,所以月亮上的一天和圍繞地球公轉一圈的時間是相等的,也就是我們地球上的一個月時間,而且因為潮汐鎖定,月亮只能永遠以一面向著地球,這也正是我們只看到月球一面的原因。如果地球被太陽引力潮汐鎖定的話,那麼地球也將無法自主性自轉,其自轉時間也將和公轉時間相等,也就是說地球上的一天時間和一年時間相等,但是又由於地球只能以一面向著太陽,所以地球也將會和月亮只以一面向著地球一樣,永遠以一面向著太陽,而另一面則將永遠背向太陽,就是說將出現永夜永晝的現象,不再會有晝夜交替。
  • 如果月球沒有被潮汐鎖定地球引力對月球造成的潮汐隆起是會移動的
    嚴格來說,如果這個星球會自轉的話,那麼它就會是一個橢球形,例如比太陽還要大幾倍的織女一自轉周期只有12.5個小時,這使得織女一的赤道直徑遠大於兩極的直徑,目測織女一就是一顆橢球形星球。在流體靜力平衡的星球上,山太高了,重力會把山拉下來,淵太深了,重力會把淵填上,總之但凡質量大一點的星球都是球形的。
  • 冰火兩重天,假如地球被太陽潮汐鎖定了,會發生什麼?
    現在為你闡述如果地球被太陽潮汐鎖定將發生什麼?有沒有想過我們為什麼只能看見月球的一側?那是因為月球離地球太近以致月球面對我們的一側受到了地球更強的引力,且月球自轉一周的時間與饒地球公轉一周的時間一樣長,這就使月球被地球潮汐鎖定。
  • 月球被潮汐鎖定,地球只能看到其一面,未來地球會否也被太陽鎖定
    月球被潮汐鎖定,地球只能看到其一面,未來地球會否也被太陽鎖定?許多人有疑問,地球和太陽之間也有潮汐鎖定吧,為什麼地球不會只有一面對著太陽呢,太陽系裡那麼多行星及衛星,為什麼僅月球被潮汐鎖定在地球上只能看到其一面,這本身是不是巧合?
  • 假如地球被太陽潮汐鎖定,永遠以同一面對著太陽,會是什麼狀況?
    在潮汐鎖定情況下,月球還是有自轉的,只不過其自轉的周期剛好與公轉的周期相等而已。同樣的情況也存在於太陽與地球之間,事實上,在太陽引力的作用下,地球的自轉一直在減速,因此可以說,若干年後,地球將被太陽潮汐鎖定。那麼假如地球被太陽潮汐鎖定,永遠以同一面對著太陽,會是什麼狀況呢?屆時的地球還適合人類生存嗎?
  • 地球要多久之後才能被太陽潮汐鎖定?也許得問月球!
    13.5億年後一年只有360天,按此比例下去的話,也許要數百億年地球才會逐漸將自轉與公轉同步,到那個時代,就是一面永晝,另一面永夜!假如太陽還處在壯年期的話,也許就只有晨昏線附近在適合生存了,因為朝向太陽的正午位置溫度會飆升到極高不再適合生物生存!就像上圖那樣,一顆處於潮汐鎖定下的行星,朝向太陽的的那一面處在極度高溫而成為沙漠!背向太陽的一面則是冰凍世界!
  • 若曾被太陽潮汐鎖定,生物可能早就面臨末日
    若曾被太陽潮汐鎖定,生物可能早就面臨末日人類對於宇宙環境了解的越多,也就會對自身的存在感到格外珍惜。因為縱觀太陽系中的各種行星狀態,似乎沒有一個地方能夠像地球一樣,可以為人類提供適宜的生存環境。就拿離我們地球最為親近的月球來說吧。那裡的晝夜溫差就是地球生物生存最為強大的考驗。