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。