三體里都有哪些小行星,半人馬α星系宜居帶發(fā)現(xiàn)行星
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內(nèi)容導(dǎo)航:1、三體里都有哪些小行星:劉慈欣《三體》預(yù)言成真?半人馬α星系宜居帶發(fā)現(xiàn)行星2、三體里都有哪些小行星,三體的母星被發(fā)現(xiàn)1、三體里都有哪些小行星:劉慈欣《三體》預(yù)言成真?半人馬α星系宜居帶發(fā)現(xiàn)行星
科幻小說中的很多內(nèi)容最后都變成了現(xiàn)實(shí)。比如偉大的科幻小說家儒勒·凡爾納在作品中預(yù)言了飛機(jī)、登月飛船、電力驅(qū)動(dòng)的潛水艇、電視等等。二十一世紀(jì)人類最偉大的科幻小說家無疑是劉慈欣,《三體》在人類科幻小說史上具有巔峰般的地位。假如現(xiàn)在有人告訴你,大劉在《三體》中設(shè)想的三體文明,竟然有成真的可能性,你會(huì)怎么想?希望真有三體文明?還是不希望在黑暗的森林中碰到另一個(gè)拿獵槍的?事情要從科學(xué)家最近的一個(gè)發(fā)現(xiàn)說起。
劉慈欣
我們都知道,半人馬α星系是距離太陽系最近的一個(gè)恒星系。這個(gè)恒星系由三顆恒星組成,組成了所謂的“三體”系統(tǒng),也就是科幻小說《三體》中的三體文明所在地。這其中有兩顆互相環(huán)繞的恒星,半人馬αA星和半人馬αB星,另外還有一顆紅矮星圍繞著AB二星旋轉(zhuǎn),它就是著名的比鄰星。比鄰星距離太陽4.24光年,是距離太陽系最近的恒星。
半人馬α三星系統(tǒng)(中間是AB二星,外面沿黃線運(yùn)行的是比鄰星)
B兩星與太陽相距4.37光年。其中A星,比太陽重10%,但比太陽亮50%,和太陽一樣屬于G型黃矮星;B星比太陽輕10%,但亮度只有太陽的一半,屬于K型黃矮星。而比鄰星質(zhì)量為太陽的12%,直徑是太陽的15%,歸類為紅矮星,在太空中只能發(fā)出暗紅色的光。太陽與半人馬α三顆恒星的比較
由此可見,在半人馬α星系中,A星與太陽很相似。這也是為什么大導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆的著名電影《阿凡達(dá)》,將潘多拉星球,設(shè)定為環(huán)繞A星旋轉(zhuǎn)的一顆氣態(tài)行星的衛(wèi)星。如果地球人真的能夠來這里殖民的話,半人馬αA星絕對(duì)是非常合適的地點(diǎn),因?yàn)锳星各方面的條件實(shí)在是和太陽太像了。
《阿凡達(dá)》中的潘多拉星球
地球人要真想過去殖民,首先那里得有巖石行星才行,否則帶著地球去流浪--劉慈欣《流浪地球》的目的地,恰恰也是這個(gè)三體星系--至少在可預(yù)期的未來是不可能的。不過,這個(gè)問題現(xiàn)在已經(jīng)解決了。
劉慈欣《流浪地球》的目的地也是半人馬α星系
前不久,《自然通信》(Nature Communications)雜志發(fā)表了一般文章,宣布在A星附近發(fā)現(xiàn)行星了,而且是在A星的宜居帶以內(nèi)。下面我們先說說科學(xué)家是怎么做出這個(gè)發(fā)現(xiàn),然后再來討論一下這個(gè)發(fā)現(xiàn)的意義。
A星宜居帶內(nèi)可能有行星
其實(shí)說來話長,要從突破計(jì)劃(Breakthrough Initiative)說起。突破計(jì)劃成立于2015年,發(fā)起者是尤里·米爾納,俄國出生的猶太人,著名風(fēng)險(xiǎn)投資家,在Facebook,Twitter,Spotify,Groupon,京東,小米,阿里巴巴,Airbnb,Whatsapp等企業(yè)都有投資,現(xiàn)在估計(jì)自己都不知道自己有多少錢。跟著尤里·米爾納一起掏錢的還有扎克伯格等人。
突破計(jì)劃成立時(shí)的場(chǎng)面(左一為尤里·米爾納,左二為史蒂芬·霍金)
突破計(jì)劃的主要目的是探索地外智慧文明。2015年的時(shí)候霍金還活著,而且霍金一直對(duì)探索地外文明非常感興趣,所以被抬出來站臺(tái)當(dāng)吉祥物。突破計(jì)劃中最出名的部分叫做突破攝星(Breakthrough Starshot),打算用地球上射出的激光推動(dòng)光帆,加速到20%光速,飛向臨近太陽系的比鄰星等處,看看那里是個(gè)啥情況,還要拍照片傳回地球。不過以地球人現(xiàn)在的技術(shù)水平,根本沒有實(shí)現(xiàn)的可能,困難不是一點(diǎn)兩點(diǎn),就不細(xì)說了。
突破攝星計(jì)劃
突破計(jì)劃還有突破收聽(Breakthrough Listen)、突破發(fā)信息(Breakthrough Message)、突破觀察(Breakthrough Watch)等其他子計(jì)劃。其中突破收聽就是接收外星信號(hào),進(jìn)而分辨是否有智慧文明。突破發(fā)信息計(jì)劃是向太空發(fā)送關(guān)于地球的信息。
宇宙各個(gè)文明就像行走在黑暗森林里的獵人,不被發(fā)現(xiàn)才是最好的
自從劉慈欣的黑暗森林理論廣泛傳播以來,大家應(yīng)該都能意識(shí)到,但凡有點(diǎn)心眼的外星智慧文明,都不會(huì)隨便暴露自己的位置。這恐怕也是為什么之前著名的搜尋外星文明信號(hào)的SETI計(jì)劃,除了一個(gè)不能重復(fù)的奇怪的WOW!信號(hào)之外,沒有任何像樣的發(fā)現(xiàn)。同樣的,突破發(fā)信息計(jì)劃,根本沒有實(shí)施的打算,因?yàn)橥黄朴?jì)劃自己宣稱:要全人類同意才能向地外發(fā)信號(hào)。最起碼大劉是肯定不會(huì)同意的。
著名的WOW!信號(hào),發(fā)現(xiàn)于1977年
突破觀察計(jì)劃是通過望遠(yuǎn)鏡尋找地球20光年之內(nèi)的區(qū)域,有沒有地球大小的巖石星球,以及其上是否有文明活動(dòng)的跡象,而且重點(diǎn)搜索區(qū)域就是半人馬α星系。這次半人馬αA星附近宜居帶內(nèi)行星的發(fā)現(xiàn),正是突破觀察的成果。所謂的宜居帶,就是恒星附近不遠(yuǎn)也不近的地方,行星表面溫度不冷不也熱,類似于地球這樣,適合液態(tài)水存在。
半人馬αA、B兩星的宜居帶區(qū)域(1AU=地球到太陽的平均距離,約1億5千萬公里)
過去尋找地外行星,最常見的辦法是通過所謂的掩星法,就是行星經(jīng)過恒星之前,恒星的光芒被遮擋,會(huì)發(fā)生微小的下降,然后又上升。不過掩星法有很多的缺點(diǎn),比如更適合發(fā)現(xiàn)比較大的行星,也更適合環(huán)繞恒星周期比較短的行星。
掩星法利用了類似于日食的原理
突破觀察的思路很簡(jiǎn)單,先將主恒星的光遮擋起來,再通過近紅外波段觀察,有可能直接獲得行星的圖像。突破觀察為此制作了特殊設(shè)備,加裝到位于智利的歐洲南方天文臺(tái)(European Southen Observatory,ESO)的VLT(Very Large Telescope)上。VLT總計(jì)有4臺(tái)望遠(yuǎn)鏡,直徑為8.2米,工作范圍在可見光和紅外波段,是世界上最大的望遠(yuǎn)鏡之一。目前全球口徑最大的望遠(yuǎn)鏡是美國11.9米的LBT。
ESO的VLT
從2019年開始,突破觀察與ESO合作推進(jìn)了對(duì)半人馬α星系A(chǔ)B兩顆恒星宜居帶的觀察工作,總計(jì)積累了100小時(shí)的觀察時(shí)間。目前的技術(shù)可以在半人馬α星系A(chǔ)B兩顆恒星的宜居帶內(nèi),找到3倍地球直徑以上大小的行星。這次發(fā)現(xiàn)的行星,據(jù)估計(jì)直徑為地球的5至7倍。當(dāng)然,這顆行星是否真的存在還不能最終確定,更多的研究計(jì)劃受到了2020年之后疫情的影響。但這次的結(jié)果為未來觀測(cè)開辟了新的道路,很快會(huì)有更多的研究結(jié)果來檢驗(yàn)這顆行星的真?zhèn)危蛘弑┞蛾P(guān)于它的更多細(xì)節(jié)。
圖中C1為觀察到的行星圖像
這顆5到7倍地球直徑的行星,如果最終確認(rèn)的話,大小在海王星和土星之間。海王星的直徑是地球的4倍,土星直徑是地球的10倍。一般來說,巖石行星的直徑不超過地球直徑的1.7倍。因此科學(xué)家認(rèn)為,這顆行星可能是一個(gè)熱海王星。也就是說,這顆行星最外面有大氣層,下面是液態(tài)的海洋,內(nèi)部有一個(gè)固態(tài)的內(nèi)核。目前關(guān)于這顆星體,除了估計(jì)了它的大小,還知道它的熱輻射數(shù)據(jù)和地球類似,即它的表面溫度可能和地球差不多。
海王星與地球?qū)Ρ?/p>
在類海王星行星上,即便溫度適中,能夠產(chǎn)生生命,也未見得能產(chǎn)生智慧文明--畢竟缺少陸地。但假如這顆行星有一顆類似于土衛(wèi)六那樣的衛(wèi)星,則非常適合于智慧生命的生存。土衛(wèi)六的直徑是地球的40%,比月球大將近50%,重力是地球的八分之一,弱于月球,月球重力是地球的六分之一。
地球、土衛(wèi)六泰坦、月球?qū)Ρ?/p>
土衛(wèi)六有非常稠密的大氣層。如果給人加上翅膀,由于大氣稠密且重力低,人可以靠扇動(dòng)翅膀在土衛(wèi)六上飛起來。聽到這些,是不是有種很熟悉的感覺?沒錯(cuò),《阿凡達(dá)》里面的潘多拉星球,就是這樣的設(shè)定。在那里人可以騎在龍上飛,還有能懸浮的山體,都是低重力加上大氣稠密的結(jié)果。
《阿凡達(dá)》場(chǎng)景
看到這里有人可能在想,半人馬α星那里,不可能發(fā)展出高級(jí)智慧文明,畢竟三體行星的環(huán)境太惡劣了。其實(shí)這是劉慈欣《三體》小說帶給大家的誤解。那種混沌的三體系統(tǒng),需要三個(gè)質(zhì)量差不多的星體在一起才行。半人馬α星系,其實(shí)是一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng),其中A星和B星組成穩(wěn)定的雙星系統(tǒng);遠(yuǎn)處的比鄰星,質(zhì)量很小,距離也很遠(yuǎn),其引力對(duì)A、B兩星那里影響非常小。
混沌的三體系統(tǒng)
實(shí)際上,假如A星宜居帶中的熱海王星行星真的有土衛(wèi)六一樣的衛(wèi)星,那里將非常適合智慧生命的演化。半人馬αA星和太陽非常相似,而且年齡和太陽都差不多。假如地球上能產(chǎn)生生命的話,半人馬星系那里也很有可能出現(xiàn)生命。這樣的衛(wèi)星溫度適宜,而且有巨大的主星吸引小行星撞擊,可以避免出現(xiàn)6600萬年前小行星撞地球滅絕恐龍那樣的慘劇,生命有更適宜的條件進(jìn)行演化。因此我們不禁好奇,那里的智慧生命能發(fā)展到什么樣的水平?
潘多拉星球上的夜晚
按計(jì)劃在2021年10月31日,當(dāng)然不排除再次推遲的可能性,詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將要升空。詹姆斯·韋伯擁有6.5米口徑的望遠(yuǎn)鏡,遠(yuǎn)超哈勃的2.4米。韋伯的一個(gè)重要任務(wù)就是在近紅外波段對(duì)地外行星的大氣進(jìn)行觀測(cè)。或許屆時(shí)就能有更多的結(jié)果向大家報(bào)告。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡
到2025年,ESO的39.3米口徑極大望遠(yuǎn)鏡ELT將上線,集光能力將是VLT的近20倍。屆時(shí)可對(duì)地球大小的地外行星成像,甚至研究地外行星大氣層的構(gòu)成。不過,假如半人馬αA星的宜居帶那里有熱海王星的話,其宜居帶內(nèi)很難再有類似于地球的巖石行星。尋找智慧生命的希望應(yīng)該寄托在熱海王星的衛(wèi)星上。但是目前的技術(shù)能否支持尋找這樣的衛(wèi)星,還是未知數(shù)。
ELT效果圖
如果真的要派探測(cè)器過去看一看,要等到核聚變技術(shù)成熟之后,發(fā)射核聚變推進(jìn)的探測(cè)器,在幾十年時(shí)間里抵達(dá)半人馬α星系,為地球人獻(xiàn)上近距離圖像,讓我們看到更多的細(xì)節(jié)。其實(shí)這一天也不會(huì)太遙遠(yuǎn)。本世紀(jì)內(nèi)核聚變太空引擎就會(huì)出現(xiàn)。很可能下世紀(jì)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn),人類就能看到那個(gè)三體星系的高清無碼照片。
在半人馬αA的行星上,天空中有兩個(gè)太陽
祝大家身體健康,活到那一天!(這是佰思科學(xué)一向的幽默,真誠祝大家牛年吉祥,牛氣沖天!)
2、三體里都有哪些小行星,三體的母星被發(fā)現(xiàn)
近些年,越來越多的類地行星被人類發(fā)現(xiàn),開普勒太空望遠(yuǎn)鏡立下了汗馬功勞,從人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)類地行星——開普勒186f起,開普勒-62f,格利澤- 667c,開普勒-452b,類地行星和超級(jí)地球已經(jīng)可以列出一個(gè)長長的清單,他們懸浮在浩瀚的宇宙深處,乍看上去是那么的迷人,可是隨著觀察的深入,每一顆都曾給人類無限希望的類地行星,都或多或少有一些不完美,有的距離恒星距離太遠(yuǎn),溫度或許并沒有最初的認(rèn)定那樣適宜,有的個(gè)頭比地球大上太多,讓人不由懷疑是否還是最初認(rèn)定的巖質(zhì)星球。
人類在對(duì)地外生命的期待和渴求就這樣不斷徘徊在驚喜與失望中,迄今為止仍沒有證據(jù)證明我們?cè)谟钪嬷胁⒉还聠危鋵?shí)就算在那些類地行星中發(fā)現(xiàn)生命又能怎樣?遙遠(yuǎn)的距離成了割裂聯(lián)系的巨大鴻溝,能做的也僅剩遙遙相望罷了。
可當(dāng)我們將視線從遙遠(yuǎn)的天際收回,望向距離太陽最近的比鄰星時(shí),卻意外發(fā)現(xiàn),就在地球身畔,就懸浮這一顆與地球相似度高達(dá)百分之90的類地行星,天文學(xué)家將其命名為——比鄰星b。這一發(fā)現(xiàn)將類地行星距離地球的最小距離直接縮短至4.3光年。
比鄰星(Proxima),是離我們最近的恒星,是一顆在恒星家族中最為弱小的紅矮星,由于他是在太過昏暗,肉眼根本無法在夜空中捕捉到他發(fā)出的熒光,可正是由于比鄰星的輻射微弱,才給了僅僅距離他0.05天文單位的比鄰星b出現(xiàn)生命的可能。
據(jù)觀測(cè),比鄰星b大概率跟地球一樣是巖質(zhì)行星,他質(zhì)量至少是地球質(zhì)量的1.3倍,由于其軌道距離恒星極近,只需要11.2個(gè)地球日便可圍繞恒星公轉(zhuǎn)一圈,如果按照地球的算法,比鄰星上的一年只有不到12天。依據(jù)比鄰星所發(fā)出的輻射數(shù)量結(jié)合兩者之間的距離,比鄰星b可以接收到的光和熱,將達(dá)到地球的三分之二,這是一個(gè)很理想的數(shù)值,這讓比鄰星b可供人類移民的概率大大提高。
更為令人振奮的是,歐洲正在智利建設(shè)的極大望遠(yuǎn)鏡(E-ELT)也將在2024年開始投入使用,屆時(shí)我們將可以直接通過望遠(yuǎn)鏡看到比鄰星b的一切細(xì)節(jié),甚至可以發(fā)射微型星際飛行器對(duì)他的大氣和地表特性直接進(jìn)行探測(cè)。一切證據(jù)都表明,比鄰星b將是人類真正意義上可以實(shí)現(xiàn)探索的第一個(gè)類地行星。
早在2016年,史蒂芬·霍金就曾宣布啟動(dòng)“突破攝星”計(jì)劃,向比鄰星系發(fā)射數(shù)千個(gè)微型太空探測(cè)器,用以探測(cè)半人馬座α星系是否包含類地行星,可以有條件容納生命形成,沒有龐大的身軀限制,微型星際飛行器在激光推進(jìn)下可以在幾分鐘內(nèi)加速到光速的五分之一,每秒可以向前飛行六萬公里,4光年的距離僅僅20年時(shí)間便可到達(dá),在算上照片數(shù)據(jù)傳回的時(shí)間,25年內(nèi),我們或許就可以得到 比鄰星b的一手資料。
當(dāng)然,比鄰星b的各項(xiàng)特征中并不全是驚喜,幾個(gè)潛在因素或許并不利于維持生命:
距離恒星過近的軌道,雖然讓比鄰星b的地表可以擁有更加適宜的溫度,但他也同時(shí)將承受比地球強(qiáng)2000倍以上的恒星星風(fēng),在如此強(qiáng)大的星風(fēng)下,比鄰星b是否可以讓其維持大氣要畫個(gè)問號(hào)。就像月球被地球鎖定無法自轉(zhuǎn),比鄰星b也存在這種風(fēng)險(xiǎn),與恒星過近的距離,使其有可能被恒星潮汐鎖定,永遠(yuǎn)只有一面面向恒星,那比鄰星b非但不適宜生存,反而可能是人間煉獄,冰火兩重天般的氣候?qū)⒃谄涞乇砩涎荨1揉徯请m然是恒星中光譜最低的存在,但它卻異常活躍,它的耀斑爆發(fā)極為頻繁,可以達(dá)到每年5次,超級(jí)耀斑可以使得它的亮度瞬間增加70倍,如此強(qiáng)大的周期性輻射或許會(huì)摧毀比鄰星b上的一切生命雛形。這些不利因素可能使比鄰星b的環(huán)境比地球惡劣得多,當(dāng)然,一切都屬于科學(xué)范疇內(nèi)的合理推測(cè),
比鄰星b到底如何,是否適合人類宜居,可能還要更長的時(shí)間去證明。
但值得期待的是,比鄰星雖然與太陽的形成年代相近,但由于其較小的質(zhì)量,熱核反應(yīng)大大減緩,科學(xué)家預(yù)測(cè)比鄰星可以穩(wěn)定燃燒數(shù)千億年,而我們的太陽已經(jīng)進(jìn)入中年期,如果人類真的可以存續(xù)到太陽老年之時(shí),或許比鄰星將是流浪地球的最終歸宿。
有山有水有大氣!地球的“孿生兄弟”被發(fā)現(xiàn),上面會(huì)存在生命嗎?
完整的宇宙到底有多大?真的存在宇宙邊界嗎?
有科學(xué)家推斷,人類或是宇宙中最早誕生的文明?
#我要上 ##創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽#
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