如果太陽是藍星,如果有冥王星那樣遙遠,地球還是那個地球嗎?

2020-12-24 天文在線

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計算行星的「平衡溫度」是估算天體溫度的一種簡單方法。影響行星地表實際溫度的還有更多的變量,尤其當星球存在著大氣層時。例如,地球的平衡溫度遠低於水的冰點,但由於溫室效應,實際溫度要高得多。但是平衡溫度可以提供一個不錯的估值,因此,在這裡我將使用它來給我們提供一些具體的數字。

圖解:藍星是質量至少是太陽3倍以上的恆星。恆星的顏色來自其溫度。最冷的星星呈現紅色,最熱的是藍色。不管一顆恆星的質量是太陽的10倍還是150倍,它在我們的眼中都會呈現藍色。圖中為星群梅西耶47中的藍星。圖源:astronomynow

平衡溫度的方程式如下:

Teq=TstarR/2a√(1AB)1/4

其中,Tstar是恆星的表面溫度,R是恆星的半徑,a是行星與恆星之間的距離,AB是行星的反照率,這個無單位的數字,提供了行星反射率(有多亮)的信息。

那麼,對於這個假設,我們將把行星到其恆星的距離變為太陽到冥王星的距離(平均大約是地球到太陽距離的39.5倍,地球到太陽距離被稱為天文單位),再把太陽設定為一顆藍色巨星,比如,一顆B型星。一顆典型的B型主序星(特別是B5級)的半徑將是太陽的3.9倍,並且其表面溫度為開氏15,200 度,即大約華氏26,000度。相比之下,太陽表面「僅有」開氏5,800 度左右。因此,這個藍色巨星比我們的太陽更熱、更大。但是,這足以維持我們新的冥王星似的地球存活嗎?讓我們來看看。

圖解:冥王星離太陽有39.87天文單位,太陽發出的光要經過5小時27分才能到達冥王星。圖源:pinterest

我們把數字代入上面的公式中,進行運算處理,得到…

開氏205.4度(即攝氏零下67.7度,華氏零下89.9度)

冷到炸裂。巧合的是,這也差不多是有記錄以來,地球上最冷的溫度。當然,我們必須考慮溫室效應。

地球的平均表面溫度比平衡溫度高出開氏40度。如果假設說,在我們遙遠的冥王星地球上,溫度也有相同的升高,那麼我們就得到地表溫度為245開氏溫度(零下28.5攝氏度,或零下18.67華氏度),依然非常冷。

圖解:幻想作品。藍星照耀下的極寒世界。圖源:zastavki

實際上,這個數字可能會更低,因為它遠遠低於水的冰點,會導致整個地表有更多的冰雪,從而導致反照率增加(冰是白色的,會反射光),這將導致大量的太陽能量被反射回太空,從而使地表變得更冷。這甚至可能會引起一種失控的冷卻效果,因為更多的冰意味著更多的光被反射回太空,導致溫度降得更低,使得凍結更多的冰,從而導致溫度越發降低……循環往復,直到地球完全被冰覆蓋。有趣的是,地球可能在遙遠的過去,已經經歷了多個這樣的稱作「滾雪球的地球」一般的全球冰川作用。

在這樣一個寒冷的星球上,生命還能進化發展嗎?也許吧。失控的溫室效應(例如金星上發生的溫室效應)會導致維持生命的溫度嗎?也許吧。

那麼,這顆行星會和地球完全一樣嗎?可能不。可能會更冷。但是,我想一切皆有可能。

B型主序星是藍色的,比O級藍星更近。 比如,軒轅十四(獅子座α星)和大陵五(英仙座β星)。

以大陵五(英仙座β星)為例,它的發光度是太陽的182倍。類地光照將發生在距大陵五(英仙座β星) 13.5天文單位的地方----比土星軌道長度稍遠。類似冥王星的軌道長度會使地球凍結。 (這裡忽略了大陵五(英仙座β星)的伴星。)

如果以軒轅十四(獅子座α星)為例,它的發光度是太陽的288倍。類地光照將發生在16.5天文單位處,差不多在土星到天王星的中間點。

圖解:軒轅十四,亦稱獅子座 α 星,是一顆藍白色亮星,呈扁球狀,實際光度比太陽亮 288 倍,距地球約 79.3 光年,被稱為帝王之星、王者之星。圖源:phys

但是,光照度並不是B級恆星和宜居行星之間的唯一問題。它們的壽命約為1億年,這幾乎還不足以使行星完全形成。

不,不會的。

首先,如果太陽是一顆46億年前形成的藍星,那麼到現在它早就死了。藍星的壽命比黃星短得多,只能存在3百萬年。

藍星比太陽更明亮、質量更大,而且由於溫度較高,藍星比那些較冷的恆星發出更多破壞DNA的紫外線、X射線和伽馬射線。所以即使現在的太陽是一顆藍色的恆星,即使我們離得象冥王星那麼遠,臭氧層也毫無用處,我們將成為大量輻射的受害者。

如果那顆藍星比我們的太陽亮大約1000倍,那麼一顆離得有冥王星那麼遠的行星,獲得的日照量和我們現在這個距離從太陽獲得的差不多,但它的能量會更高,比如說,紫外線輻射會更危險。一年要長得多,這類恆星消耗其燃料的速度要快得多,並且會爆炸成為一顆超新星,不會給行星的發展或演化留下足夠的時間。地球在其相對較短的生命中會有很大的不同。

如果距離你4公裡處有火山噴發,你會安然無恙嗎?要回答這個問題,難道你不需要火山爆發威力的詳細情況嗎?

圖解:火山噴發。圖源:nationalgeographic

這全都取決於(a)藍星的輻射強度,以及(b)行星的距離!

我可以告訴你,如果半人馬座阿爾法星成為超新星(在冥王星距地球平均距離7000倍遠的地方),地球上所有的生命都會被摧毀。 也就需要四年多一點兒的光陰。

圖解:半人馬座α星A、半人馬座α星B靠得很近,是一個雙星系統。中國古代稱為南門二。圖源:baidu

作者: quora

FY: 大恐龍龍

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