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【原】地球流浪到比鄰星靠譜嗎？南門二A或更適合

 萬物史話 2023-05-30 發(fā)布于北京
春節(jié)期間，《流浪地球2》爆火，
口碑爆棚，票房大賣，
不愧是中國科幻電影天花板。
故事的背景是，
太陽極速老化，加速膨脹，
地球100年后將被太陽徹底吞沒。
（順便了解下真實的太陽的未來）
▼

亡球滅種之際，
人類提出“流浪地球”計劃，
“帶球”逃離太陽系，
開啟長達2500年的宇宙流浪，
目標是4.24光年外的
半人馬座α星之比鄰星。
▼

眾所周知，
半人馬座α星是三體人的家園。
那里環(huán)境惡劣，
以至于三體人才想著入侵地球。
但那畢竟是小說，
真實的半人馬座α是怎樣的？
地球流浪計劃靠譜嗎？


 01 
半人馬座α星紊亂嗎？

在《三體》小說中，
三體世界有三顆恒星，運行沒有規(guī)律，
隨時會使星系中的文明遭遇滅頂之災。
現(xiàn)實中的半人馬座α星也是如此嗎？
其實，并非如此。
半人馬座α星（也叫南門二）
的確由三個恒星組成，
他們分別為A星、B星和C星（比鄰星）
但他們構成的不僅是三星系統(tǒng)，
更是復合的雙星系統(tǒng)：
首先，A星和B星構成相互繞轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，
然后，C星圍繞這個雙星系統(tǒng)公轉(zhuǎn)。
▼

這一運行關系是由恒星之間的
距離和質(zhì)量關系決定的。
A星和B星，
最近距離是11.2 AU（16.8億公里），
大約相當于太陽和土星之間的距離；
最遠距離是35.6 AU（53.3億公里），
相當于太陽和冥王星之間的距離。
平均距離是23 AU。

（由于A、B星距離太近，而他們距離地球又太遠，因此在地球上僅憑肉眼不能將它們分辨開來。他們看上去是一個非常亮的恒星，古人將其命名為南門二，是僅次于天狼星和老人星的夜空中第三亮星。）

▼

而C星（比鄰星）距離A、B星很遠，
約15055 AU （0.23光年）。
AU，即天文單位，
其數(shù)值為地球和太陽間的平均距離，
約1.5億公里。

關于這三顆恒星的質(zhì)量，
A星為1.1太陽質(zhì)量，
B星為0.91太陽質(zhì)量，
C星僅為0.123太陽質(zhì)量。
▼

因為A、B距離近，質(zhì)量差不多，
故相互繞轉(zhuǎn)，
其公轉(zhuǎn)周期為79.91年；
因為C的質(zhì)量比A、B星輕很多，
又距離A、B星很遠，
故只能圍繞A、B星公轉(zhuǎn)，
其周期約為547000年。

據(jù)此，三體人所在的恒星系，
雖然以半人馬座α星為原型，
但真實的半人馬座α星，
其整個星系的運動軌跡是不復雜的，
也談不上紊亂。


 02 
比鄰星的行星宜居嗎？

作為太陽系最近的鄰居，
半人馬座α星有適合居住的星球嗎？
在《三體》推出整整10年后的
2016年，科學家竟然真的在比鄰星中
發(fā)現(xiàn)了行星的蹤跡，
這就是比鄰星b（Proxima b）。
2020年，科學家又發(fā)現(xiàn)了一顆行星，
被命名為比鄰星c。
2022年，科學家發(fā)現(xiàn)了第三顆行星，
被稱為比鄰星d。

（圖為比鄰星系，比鄰星b軌道半徑為0.047AU，比鄰星c軌道半徑為1.5AU，很明顯，比鄰星c是不宜居的，故本文不做討論。）

▼

據(jù)了解，
比鄰星b質(zhì)量約為地球的1.3倍，
半徑約為地球半徑的1.1倍，
公轉(zhuǎn)周期約11.2天，
表面溫度為-39℃，
距比鄰星約700萬千米（0.047AU）。 
相較之下，距離太陽最近的水星的
軌道半長軸為0.39天文單位。
▼

雖然比鄰星b距離母恒星很近，
但由于比鄰星本身是顆紅矮星，
質(zhì)量為太陽的0.123倍，
光度僅為太陽的1.55‰，
表面溫度2800K，不到太陽的一半，
這使得行星比鄰星b仍然處于
比鄰星的“宜居帶”。
▼

但由于比鄰星b離母恒星太近了，
因此它有可能被潮汐鎖定，
就像月球被地球潮汐鎖定一樣，
一面一直對著母恒星，
一面則一直處于黑暗之中。
▼

即便不像月球之于地球那樣，
公轉(zhuǎn)周期等于自轉(zhuǎn)周期；
大概也會像水星之于太陽那樣，
兩個公轉(zhuǎn)周期等于三個自轉(zhuǎn)周期。
如果這樣的話，
比鄰星b上的氣候環(huán)境會更加溫和，
平均溫度接近地球。

（行星比鄰星b的表面狀況美術概念圖，遠處地平線上的大恒星是比鄰星，它的右上方兩個較小的亮點是半人馬座αA和半人馬座αB）

▼

然而，擁有適宜溫度的宜居帶
就一定宜居嗎？
當然不是！
除此之外，
還與恒星耀斑和行星磁場有關。
▼

眾所周知，
在太陽的局部區(qū)域，經(jīng)常有耀斑發(fā)生，
然而，從規(guī)模和頻率上看，
比鄰星（M型恒星）的耀斑
比太陽（G型恒星）的耀斑
規(guī)模要大得多，也頻繁得多。

（與太陽這類G型恒星不同的是，K型和M型恒星有著更頻繁的耀斑活動，且由于這些恒星比太陽更小，其宜居帶也會更窄，所以，在K型和M型恒星周圍，生命存在的條件要更加苛刻些。）

▼

2016年3月，
科學家觀測到比鄰星的一次超級耀斑，
它的熱輻射能是通常耀斑的10倍，
光學波段能量是通常耀斑的30倍。
這個超級耀斑爆發(fā)時，
比鄰星的星等增加到6.8等。

（從半人馬座比鄰星b上看到的恒星耀斑藝術想象圖）

▼

2019年5月，
比鄰星表面出現(xiàn)的一個超級耀斑
更是令人吃驚。
7秒之內(nèi)，比鄰星的亮度暴增1.4萬倍，
大概相當于人類有記載以來
最大太陽耀斑的100倍。

考慮到比鄰星b到比鄰星的距離
是地球到太陽距離的1/20，
在如此頻繁和高能的比鄰星風暴襲擊下，
比鄰星b要想誕生出生命，
必須滿足一個條件，
那就是擁有強大的磁場。
▼

問題是，比鄰星b的磁場強大嗎？
我們可以拿水星做下對比，
如果水星之于太陽，
猶如比鄰星b之于比鄰星，
而水星的磁場強度
只有地球磁場強度的1/100，
那么，很明顯，
比鄰星b的磁場強度很低。
在行星磁場強度很低，
而母恒星風暴又很強的情況下，
比鄰星b是很難產(chǎn)生大氣層的，
也是很難誕生出生命的。
考慮到它的地表溫度和地球差不多，
即便有生命誕生，
也不會是人類。
▼

綜上，比鄰星b雖然處于宜居帶，
但其所處的環(huán)境過于惡劣，
因此是談不上宜居的。


 02 
地球流浪到半人馬座α的
A、B星周圍，靠譜嗎？

既然比鄰星系不宜居，
那么就來看看半人馬座α的A、B星。
先來看看這個雙星系統(tǒng)的距離，
如前文所述，
其最近距離為11.2個天文單位，
遠大于地球與太陽之間的1個AU。
▼

再來看A星，
它的質(zhì)量和半徑比太陽稍大一點，
但他們都屬于G型星，
這意味著恒星風暴不會太強太頻繁。
最后看B星，
它的質(zhì)量和半徑比太陽稍小一點，
但它是K型星，這意味著
它的恒星風暴比A星更強更頻繁。
綜上，對流浪的地球來說，
A星是最好的母恒星選擇。
▼

天文學研究已證實，
宇宙中的恒星
多數(shù)不會像太陽一樣“孤獨地”運轉(zhuǎn)，
而往往會伴隨另一顆恒星，
并且兩者相互環(huán)繞運轉(zhuǎn)。
但也有科學家認為，
太陽也是雙星系統(tǒng)，它有一個伴星，
每隔2600萬年回歸一次，
地球的周期性物種大滅絕就是其造成的，
不過目前尚未有證據(jù)證明其存在。

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