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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(jié)檔期收獲票房冠軍。電影根據(jù)劉慈欣同名科幻小說改編而來，講述了一個(gè)發(fā)生在不遠(yuǎn)未來的故事：太陽急劇老化，隨時(shí)都有可能進(jìn)入到紅巨星的膨脹階段，地球也將因此被吞噬。在此危急關(guān)頭，為了地球人的存亡，地球上的聯(lián)合共和國作出了一項(xiàng)緊急決定，在地球上建造上萬座重核聚變行星發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)產(chǎn)生上百萬億噸的推力，把地球當(dāng)成一個(gè)龐大的宇宙飛船，駛離現(xiàn)有軌道，駛向距離太陽系最近的一顆恒星——比鄰星，從而開啟了一段長達(dá)2500年的星際旅行。
今天，我們就電影中涉及到的一些科學(xué)故事來聊一聊，也不失為一件有趣的事。
太陽什么時(shí)候會(huì)滅亡？
太陽誕生于約50億年前的一次星云坍縮，太陽系的其它行星緊跟其后。太陽提供的能量來自于其中心氫氣的聚核反應(yīng)，如同大量氫彈在太陽內(nèi)部不斷爆炸，按照現(xiàn)有的數(shù)據(jù)估算，這種聚核反應(yīng)總共將持續(xù)約100億年，所以，太陽還可以再燃燒50億年左右。
在小說《流浪地球》中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽異常，并預(yù)測太陽將進(jìn)入紅巨星膨脹階段，在接下來的數(shù)百年時(shí)間里淹沒地球軌道。紅巨星是恒星燃燒到后期所經(jīng)歷的一個(gè)較短的不穩(wěn)定階段。不過人類學(xué)家曾經(jīng)估算過，因?yàn)橹車h(huán)境的各種變化，人類在地球上還可以存在的時(shí)間大約是200萬年。而物理學(xué)家霍金曾經(jīng)更為悲觀，因?yàn)槿祟愂褂媚茉吹臎]有效率，預(yù)言幾百年后就需要考慮離開地球。
在某個(gè)時(shí)間，地球在被淹沒之前就已經(jīng)移到太陽系的宜居區(qū)之外，不再適合生命存在，反而在那個(gè)時(shí)候，火星將完全進(jìn)入宜居區(qū)。
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(jì)劃，地球真的流浪到半人馬座比鄰星周圍，那里的環(huán)境適合人類生存嗎？
根據(jù)哈勃等強(qiáng)大望遠(yuǎn)鏡對于半人馬座比鄰星的多項(xiàng)觀測，我們還是可以了解到有關(guān)這個(gè)恒星的不少信息。半人馬座比鄰星質(zhì)量只有太陽質(zhì)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》這篇小說的1999年，人們并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(gè)名為“黯淡紅點(diǎn)”的發(fā)現(xiàn)讓天文學(xué)家和大眾都非常興奮——科學(xué)家們在半人馬座比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和地球非常類似的行星，它的質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的1.3倍，公轉(zhuǎn)周期為11.2天，位于半人馬座比鄰星的宜居區(qū)當(dāng)中。天文學(xué)家使用了一個(gè)名為“地球相似指數(shù)”的參數(shù)，來描述這一行星和地球的相似度，“黯淡紅點(diǎn)”的相似指數(shù)高達(dá)86%。
即便如此，這顆行星的某些性質(zhì)與地球仍相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)榘肴笋R座比鄰星質(zhì)量遠(yuǎn)低于太陽，所以圍繞半人馬座比鄰星的宜居區(qū)也相應(yīng)地更加靠近中心恒星。又因二者非常靠近，天文學(xué)中非常常見的一種現(xiàn)象便會(huì)出現(xiàn)——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(yuǎn)朝向中心恒星的一面溫度會(huì)很高，而另外一面溫度很低。
在潮汐鎖定之外，還有一個(gè)更為重要的問題，那就是中心恒星頻繁的爆發(fā)現(xiàn)象。盡管半人馬座比鄰星質(zhì)量比太陽質(zhì)量小，但它的爆發(fā)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(qiáng)度還要高出100倍以上，這對于行星上的生命來說無異于一場災(zāi)難。更糟糕的是，一旦潮汐鎖定，根據(jù)現(xiàn)有的理論，行星產(chǎn)生磁場的可能性就會(huì)非常小，如果劇烈的恒星風(fēng)持續(xù)吹來，即便行星上有大氣，在恒星風(fēng)的作用下也會(huì)逐漸逃逸直至消失殆盡。
基于對半人馬座比鄰星環(huán)境的以上推測，半人馬座比鄰星可能并不是一個(gè)非常適合地球流浪的目的地。也許，隨著科技的高速發(fā)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(shù)”較高的宜居區(qū)的另一顆恒星。
