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被潮汐釘選的紫色行星,一半正常一半冰封,上面環境復雜

2024-08-16科學

以前,科學家找到了一顆紫色行星,它被潮汐釘選了,一面是正常的,另一面卻被冰封著,星球表面環境特別復雜。

這顆行星被科學家們稱作格利澤 581g,它和地球非常相似,會不會成為第二個地球呢?

【潮汐釘選的星球】

潮汐釘選的科學定義是:由於重力梯度,導致天體永遠只有一面對著另一個天體。

在太陽系裏,潮汐釘選很常見,它會出現在衛星和行星、行星和恒星之間。

例如,地球和月球之間的關系是潮汐釘選,水星和太陽也是這樣。

說到底,就是小質素的天體在運動時,受到大質素天體運動的幹擾,使內部質素發生了改變,這種改變在地球上就叫潮汐。

潮汐釘選是一種特殊情況,天體內部質素的變化會影響其自轉。在長期的運動過程中,當自轉和公轉的周期合二為一,潮汐釘選就出現了。

潮汐釘選對彼此都有影響,只是在大質素天體上不太明顯。例如,地球受到月球重力的作用,自轉速度正在逐漸減慢,這可以從古生物化石中看出。

今天的主角格利澤 581g,是被主恒星潮汐釘選的行星。

它一直把正面朝向恒星,結果背面沒辦法很好地接收太陽的光和熱,所以它的一半是正常狀態,另一半則全年都被冰封著。

要是把這種情況放在地球上,那朝陽面就沒有黑夜,背陽面就會一直是黑夜。

潮汐釘選讓格利澤 581g 表面環境變得極為復雜。

【格利澤581g環境】

科學家推測,該行星表面也許並非是半冰封半正常那麽單一。

因為格利澤 581 恒星的質素僅是太陽的三分之一,是顆貨真價實的紅矮星,其表面溫度比太陽低不少。

因此,直接被照射的那一面溫度不會太高,而且格利澤 581g 位於恒星的宜居帶,朝陽面的環境可能比大家想象的要好。

據現有數據推測,格利澤 581g 表面也許不存在大氣,基於它與主恒星的距離,其表面平均溫度大概為零下 30 攝氏度。

再透過朝陽面和背陽面的光熱來反向推測,正面溫度也許比地球赤道的平均溫度高一點。

當然了,這只是根據現有的數據進行的猜測。如果格利澤 581g 表面真的有大氣,那麽它所產生的溫室效應可能會是地球的好幾倍呢。

這是根據格利澤 581g 的質素推測的,因為前者的質素是地球的 3 到 4 倍,所以大氣的作用效果肯定更明顯。

有一部份科學家非常確定,格利澤 581g 上存在著與地球類似的大氣層。

由於該星球位於宜居帶,水能以液態存在,這些液態水在朝陽面蒸發成氣態,融入大氣中。

溫度會傳導,朝陽面的溫度會向兩面的交界處傳遞,這會讓背後的冰塊不斷蒸發。

也就是說,朝陽的那面永遠是酷熱難當,交界的地方也許四季如春,背陰的那面則是永遠的寒冬。

要是大氣真有,那格利澤 581g 就是人類心中完美的宜居星球。

它跟地球最大的不同在於,地球的四季會更替,而格利澤 581g 的四季是固定的。

此外,大家可能都有這樣一個疑問,為啥格利澤 581g 在科學家的設想中是紫色的行星呢?

【紫色星球】

地球看起來是藍色的,主要是因為海洋占了地球大部份地方,陽光一照,就變成藍色的啦。

火星之所以看起來是淡紅色,主要是因為其表面的荒漠戈壁。那格利澤 581g 呈現紫色,又是什麽物質在起主導作用呢?

科學家表示,這只是單純的顏色差異問題。因為格利澤 581g 的主恒星是紅矮星,它發出的光比較弱,顏色也偏淡紅色。

在黑乎乎的宇宙裏,顏色很容易就變成紫色或其他顏色了。

要是湊近了看這顆星球,你可能不會覺得它是紫色的,畢竟連科學家都沒親眼見過格利澤 581g 呢。

科學家都沒親眼見過格利澤 581g,咋發現它的?

這主要是根據主恒星的光芒來判斷的,因為行星本身不發光,就算有恒星光芒的折射,其可觀測性也幾乎可以忽略不計。

不過,要是有行星從科學家的天文望遠鏡觀測面穿過恒星,就會在恒星上留下一個「小黑點」,科學家能透過這個黑點來判斷這裏是不是有行星或者衛星。

然後根據對該星球的深入觀察定性,依據現有數據描繪出星球的大致樣子。

畢竟,就算是再厲害的天文望遠鏡,也沒辦法在 20 光年那麽遠的地方,直接看到一顆行星。

當前,格利澤 581g 與地球最主要的差異在於其公轉一圈所需的時間。

格利澤 581g 與主恒星間的距離大概是 1000 萬公裏,也就相當於水星到太陽距離的五分之一。

它得轉得更快,才能抵抗恒星的重力。

格利澤 581g 自轉一圈大概要 37 個地球日,這意味著,那個星球的一年等於地球的 37 天。

但這並不妨礙科學家將格利澤 581g 列入迄今為止最像地球的系外行星之列。

照這麽說,它的向陽面也許已經有了植被、森林、海洋、湖泊什麽的,說不定生命也在朝某個方向演化呢!

而背陰面就像地球上的南北兩極一樣,就算非常寒冷,可能依然有頑強的生物以某種特別的方式活著。

然而,對於格利澤 581g,英國天文學界卻持有異議。

他們根據 HARPS 的觀測數據表示,格利澤 581 恒星系統只有 5 顆行星,根本就沒有所謂的格利澤 581g。

美國高分辨率蠅眼探測器反饋的數據表明,格利澤 581g 存在的可能性非常大,高達 99.9%。

到底誰對誰錯,我們現在不清楚,也許將來會有明確的結論吧。

【宜居星球】

要是格利澤 581g 真在宇宙裏,那未來人類有沒有可能搬到這星球上住啊?

說不定行,但太難了。

地球與格利澤 581g 相距約 20 光年,這意味著就算以光速前進,也至少得花 20 年時間才能抵達。

人類現在最快的飛船,速度連光速的千分之一都達不到,要是想讓旅行者姐妹號跑完 1 光年的距離,得花上萬年的時間,這還是人類引以為傲的飛船呢。

所以啊,現在的人類連走出奧爾特雲都不實際,更別說搬到這麽遠的星球了。

不過,人類的技術還是值得期待的,特別是對量子力學的研究,說不定能讓人類技術實作大跨越呢。

說不定在未來,人類文明能以出人意料的方式走出太陽系,乃至銀河系,真正開啟星際時代。

1. 亞利桑那大學月球與行星實驗室艾姆斯研究中心:【土衛六、火星和地球:由緯度熱傳輸產生的熵】

2. 海峰:【不存在的格利澤 581g 宜居星球】,【CNKI】

3. 加州大學聖塔克魯斯分校:新發現的行星可能是首個真正宜居的系外行星