《流浪地球》裏的科學故事

  • 2019-02-13 10:52
  • 來源: 北京日報

  新聞背景

  大年初一,中國科幻電影《流浪地球》登陸各大影院,在競爭激烈的春節檔期收獲票房冠軍。電影根據劉慈欣同名科幻小説改編而來,講述了一個發生在不遠未來的故事:太陽急劇老化,隨時都有可能進入到紅巨星的膨脹階段,地球也將因此被吞噬。在此危急關頭,為了地球人的存亡,地球上的聯合共和國作出了一項緊急決定,在地球上建造上萬座重核聚變行星發動機,每個産生上百萬億噸的推力,把地球當成一個龐大的宇宙飛船,駛離現有軌道,駛向距離太陽係最近的一顆恒星——比鄰星,從而開啟了一段長達2500年的星際旅行。

  今天,我們就電影中涉及到的一些科學故事來聊一聊,也不失為一件有趣的事。

  太陽什麼時候會滅亡?

  太陽誕生于約50億年前的一次星雲坍縮,太陽係的其它行星緊跟其後。太陽提供的能量來自于其中心氫氣的聚核反應,如同大量氫彈在太陽內部不斷爆炸,按照現有的數據估算,這種聚核反應總共將持續約100億年,所以,太陽還可以再燃燒50億年左右。

  在小説《流浪地球》中,科學家發現太陽異常,並預測太陽將進入紅巨星膨脹階段,在接下來的數百年時間裏淹沒地球軌道。紅巨星是恒星燃燒到後期所經歷的一個較短的不穩定階段。不過人類學家曾經估算過,因為周圍環境的各種變化,人類在地球上還可以存在的時間大約是200萬年。而物理學家霍金曾經更為悲觀,因為人類使用能源的沒有效率,預言幾百年後就需要考慮離開地球。

  在某個時間,地球在被淹沒之前就已經移到太陽係的宜居區之外,不再適合生命存在,反而在那個時候,火星將完全進入宜居區。

  比鄰星是可能的歸宿嗎?

  半人馬座比鄰星是除太陽之外距離地球最近的一顆恒星,距離我們4.2光年。如果真的有“流浪地球”計劃,地球真的流浪到半人馬座比鄰星周圍,那裏的環境適合人類生存嗎?

  根據哈勃等強大望遠鏡對于半人馬座比鄰星的多項觀測,我們還是可以了解到有關這個恒星的不少信息。半人馬座比鄰星質量只有太陽質量的七分之一,屬于紅矮星,它的亮度比太陽低。

  在劉慈欣寫《流浪地球》這篇小説的1999年,人們並不知道半人馬座比鄰星周圍是否有行星存在。而在2016年年底,歐洲南方天文臺一個名為“黯淡紅點”的發現讓天文學家和大眾都非常興奮——科學家們在半人馬座比鄰星周圍發現了一個和地球非常類似的行星,它的質量大約是地球質量的1.3倍,公轉周期為11.2天,位于半人馬座比鄰星的宜居區當中。天文學家使用了一個名為“地球相似指數”的參數,來描述這一行星和地球的相似度,“黯淡紅點”的相似指數高達86%。

  即便如此,這顆行星的某些性質與地球仍相差甚遠。因為半人馬座比鄰星質量遠低于太陽,所以圍繞半人馬座比鄰星的宜居區也相應地更加靠近中心恒星。又因二者非常靠近,天文學中非常常見的一種現象便會出現——潮汐鎖定。潮汐鎖定使得行星只有一面朝向中心恒星。在某種程度上,這類似于我們熟悉的月亮,我們只能看到月球的一面。所以,行星永遠朝向中心恒星的一面溫度會很高,而另外一面溫度很低。

  在潮汐鎖定之外,還有一個更為重要的問題,那就是中心恒星頻繁的爆發現象。盡管半人馬座比鄰星質量比太陽質量小,但它的爆發頻率和釋放出來的能量要比太陽大得多。半人馬座比鄰星的行星上所接收到的紫外輻射,比地球上用來殺死病菌的紫外線強度還要高出100倍以上,這對于行星上的生命來説無異于一場災難。更糟糕的是,一旦潮汐鎖定,根據現有的理論,行星産生磁場的可能性就會非常小,如果劇烈的恒星風持續吹來,即便行星上有大氣,在恒星風的作用下也會逐漸逃逸直至消失殆盡。

  基于對半人馬座比鄰星環境的以上推測,半人馬座比鄰星可能並不是一個非常適合地球流浪的目的地。也許,隨著科技的高速發展,人類還可以找到除太陽之外距離地球較近、周圍有“地球相似指數”較高的宜居區的另一顆恒星。

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責任編輯:徐梅

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