地球 2.0:科幻电影《星际穿越》中的宜居世界在哪里?

别急着收拾行李
这幅艺术家的概念图展示了从超级地球格利泽667Cc看到的日落景象。天空中最亮的星星是红矮星格利泽667C,它是三合星系统的一部分。另外两颗更遥远的恒星,格利泽667A和B,也出现在右侧的天空中。天文学家估计,仅在银河系中就有数十亿颗这样的岩石世界围绕着昏暗的红矮星运行。
艺术家概念图。来源:Efraín Morales Rivera, Astronomical Society of the Caribbean, PHL @ UPR Arecibo

在即将上映的电影《星际穿越》中,一群英雄为了寻找人类的新家园,驾驶飞船离开了垂死的地球。出于某种原因(预告片中并未解释),太阳系(包括火星)显然无法提供帮助。因此,这些地外探险家必须在另一个星系中寻找“地球2.0”

“在我们能力范围内,有十二个潜在的宜居世界,”《星际穿越》的一段预告片这样承诺道。撇开我们目前没有方便的虫洞或任何其他方式到达其他星系这一点不谈:如果太阳下周爆炸,人类必须逃离太阳系,我们应该去哪里?

外星行星存在着与地球一样舒适的环境,这完全是可能的(甚至是可以预期的)。科学家们认为,仅在银河系中就有400亿个地球大小的宜居世界。其中有几个已经被探测到

chart of exoplanet sizes, distances, and habitability
Katie Peek/大众科学

科学家们通过几项不同的指标来评定行星的潜在宜居性。其中一个指标是行星在宜居带中的位置——即围绕恒星的所谓“金发姑娘区域”,在这个区域,温度既不太热也不太冷,足以让液态水在行星表面形成。另一个指标是地球相似性指数,它将行星的半径、密度和表面温度与地球进行比较。

“最近的地球2.0可能只有十光年或更近的距离。”

“我认为,从长远来看,我们总有一天需要逃离太阳系才能继续生存的想法是不可否认的,”《五亿年的孤独:星际生命搜寻》一书的作者Lee Billings说。“但那是在遥远的未来,而且我们可能不应该在没有非常充分的理由的情况下就急于放弃我们的母星。”

那么,我们应该去哪里?Billings说,这是一个很难回答的问题。科学家们还没有发现适合地球人的完美“第二个家”。而且,过去我们可能已经错误地回答了这个问题。曾经有三个不同的系外行星,它们围绕着矮星格利泽581运行——格利泽581c、581d581g——被认为是当时最有潜力的宜居行星。但事实证明,581c可能太热且多气,不具备宜居性,而581d和581g根本就不存在。Billings指出,如果我们派探险家前往那些行星,他们将旅行数百年,最终却一无所获。

另一个问题是,迄今为止发现的大多数潜在宜居系外行星都围绕着被称为M型矮星的暗淡恒星运行。由于M型矮星释放的热量比我们的太阳少,围绕它们运行的行星必须更靠近恒星才能拥有液态水——据一些科学家说,这太近了,不够舒适。在M型矮星宜居带内运行的任何行星都可能面临毁灭性的太阳耀斑和潮汐锁定的风险——即行星的一侧持续面向恒星,类似于地球的月球,这可能导致一面酷热,另一面严寒。

“我们到目前为止发现的大多数行星都属于边缘情况,”Billings说。“我们对它们了解不够,不知道它们的环境是什么样的,有些情况下我们甚至不确定它们是否存在。”

但也有好消息:“最近的地球2.0可能只有十光年或更近的距离,”Billings说。“我认为我们正处于发现它的边缘,而且有很多,但我们还没有找到一颗真正意义上、名副其实的地球般的行星。”

要了解更多关于《星际穿越》的科学知识,请点击这里,并查看下面的图库。

艺术家概念图。来源:ESO/L. Calçada
艺术家概念图。来源:PHL@UPR Arecibo
艺术家概念图。来源:Efraín Morales Rivera, Astronomical Society of the Caribbean, PHL @ UPR Arecibo
艺术家概念图。来源:NASA
艺术家概念图。来源:Danielle Futselaar
 

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