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被潮汐锁定的紫色行星,一半正常一半冰封,上面环境复杂

2024-08-16科学

以前,科学家找到了一颗紫色行星,它被潮汐锁定了,一面是正常的,另一面却被冰封着,星球表面环境特别复杂。

这颗行星被科学家们称作格利泽 581g,它和地球非常相似,会不会成为第二个地球呢?

【潮汐锁定的星球】

潮汐锁定的科学定义是:由于重力梯度,导致天体永远只有一面对着另一个天体。

在太阳系里,潮汐锁定很常见,它会出现在卫星和行星、行星和恒星之间。

例如,地球和月球之间的关系是潮汐锁定,水星和太阳也是这样。

说到底,就是小质量的天体在运动时,受到大质量天体运动的干扰,使内部质量发生了改变,这种改变在地球上就叫潮汐。

潮汐锁定是一种特殊情况,天体内部质量的变化会影响其自转。在长期的运动过程中,当自转和公转的周期合二为一,潮汐锁定就出现了。

潮汐锁定对彼此都有影响,只是在大质量天体上不太明显。例如,地球受到月球引力的作用,自转速度正在逐渐减慢,这可以从古生物化石中看出。

今天的主角格利泽 581g,是被主恒星潮汐锁定的行星。

它一直把正面朝向恒星,结果背面没办法很好地接收太阳的光和热,所以它的一半是正常状态,另一半则全年都被冰封着。

要是把这种情况放在地球上,那朝阳面就没有黑夜,背阳面就会一直是黑夜。

潮汐锁定让格利泽 581g 表面环境变得极为复杂。

【格利泽581g环境】

科学家推测,该行星表面也许并非是半冰封半正常那么单一。

因为格利泽 581 恒星的质量仅是太阳的三分之一,是颗货真价实的红矮星,其表面温度比太阳低不少。

因此,直接被照射的那一面温度不会太高,而且格利泽 581g 位于恒星的宜居带,朝阳面的环境可能比大家想象的要好。

据现有数据推测,格利泽 581g 表面也许不存在大气,基于它与主恒星的距离,其表面平均温度大概为零下 30 摄氏度。

再通过朝阳面和背阳面的光热来反向推测,正面温度也许比地球赤道的平均温度高一点。

当然了,这只是根据现有的数据进行的猜测。如果格利泽 581g 表面真的有大气,那么它所产生的温室效应可能会是地球的好几倍呢。

这是根据格利泽 581g 的质量推测的,因为前者的质量是地球的 3 到 4 倍,所以大气的作用效果肯定更明显。

有一部分科学家非常确定,格利泽 581g 上存在着与地球类似的大气层。

由于该星球位于宜居带,水能以液态存在,这些液态水在朝阳面蒸发成气态,融入大气中。

温度会传导,朝阳面的温度会向两面的交界处传递,这会让背后的冰块不断蒸发。

也就是说,朝阳的那面永远是酷热难当,交界的地方也许四季如春,背阴的那面则是永远的寒冬。

要是大气真有,那格利泽 581g 就是人类心中完美的宜居星球。

它跟地球最大的不同在于,地球的四季会更替,而格利泽 581g 的四季是固定的。

此外,大家可能都有这样一个疑问,为啥格利泽 581g 在科学家的设想中是紫色的行星呢?

【紫色星球】

地球看起来是蓝色的,主要是因为海洋占了地球大部分地方,阳光一照,就变成蓝色的啦。

火星之所以看起来是淡红色,主要是因为其表面的荒漠戈壁。那格利泽 581g 呈现紫色,又是什么物质在起主导作用呢?

科学家表示,这只是单纯的颜色差异问题。因为格利泽 581g 的主恒星是红矮星,它发出的光比较弱,颜色也偏淡红色。

在黑乎乎的宇宙里,颜色很容易就变成紫色或其他颜色了。

要是凑近了看这颗星球,你可能不会觉得它是紫色的,毕竟连科学家都没亲眼见过格利泽 581g 呢。

科学家都没亲眼见过格利泽 581g,咋发现它的?

这主要是根据主恒星的光芒来判断的,因为行星本身不发光,就算有恒星光芒的折射,其可观测性也几乎可以忽略不计。

不过,要是有行星从科学家的天文望远镜观测面穿过恒星,就会在恒星上留下一个「小黑点」,科学家能通过这个黑点来判断这里是不是有行星或者卫星。

然后根据对该星球的深入观察定性,依据现有数据描绘出星球的大致样子。

毕竟,就算是再厉害的天文望远镜,也没办法在 20 光年那么远的地方,直接看到一颗行星。

当前,格利泽 581g 与地球最主要的差异在于其公转一圈所需的时间。

格利泽 581g 与主恒星间的距离大概是 1000 万公里,也就相当于水星到太阳距离的五分之一。

它得转得更快,才能抵抗恒星的引力。

格利泽 581g 自转一圈大概要 37 个地球日,这意味着,那个星球的一年等于地球的 37 天。

但这并不妨碍科学家将格利泽 581g 列入迄今为止最像地球的系外行星之列。

照这么说,它的向阳面也许已经有了植被、森林、海洋、湖泊什么的,说不定生命也在朝某个方向演化呢!

而背阴面就像地球上的南北两极一样,就算非常寒冷,可能依然有顽强的生物以某种特别的方式活着。

然而,对于格利泽 581g,英国天文学界却持有异议。

他们根据 HARPS 的观测数据表示,格利泽 581 恒星系统只有 5 颗行星,根本就没有所谓的格利泽 581g。

美国高分辨率蝇眼探测器反馈的数据表明,格利泽 581g 存在的可能性非常大,高达 99.9%。

到底谁对谁错,我们现在不清楚,也许将来会有明确的结论吧。

【宜居星球】

要是格利泽 581g 真在宇宙里,那未来人类有没有可能搬到这星球上住啊?

说不定行,但太难了。

地球与格利泽 581g 相距约 20 光年,这意味着就算以光速前进,也至少得花 20 年时间才能抵达。

人类现在最快的飞船,速度连光速的千分之一都达不到,要是想让旅行者姐妹号跑完 1 光年的距离,得花上万年的时间,这还是人类引以为傲的飞船呢。

所以啊,现在的人类连走出奥尔特云都不实际,更别说搬到这么远的星球了。

不过,人类的技术还是值得期待的,特别是对量子力学的研究,说不定能让人类技术实现大跨越呢。

说不定在未来,人类文明能以出人意料的方式走出太阳系,乃至银河系,真正开启星际时代。

1. 亚利桑那大学月球与行星实验室艾姆斯研究中心:【土卫六、火星和地球:由纬度热传输产生的熵】

2. 海峰:【不存在的格利泽 581g 宜居星球】,【CNKI】

3. 加州大学圣塔克鲁斯分校:新发现的行星可能是首个真正宜居的系外行星