外星人可能就生活在这样的行星上面

伤我心太深

想像那些绕着遥远恒星运行的宜居行星，我们脑海里浮现的，往往是一组稍有不同的地球画面。也许云层多一点，也许覆盖着海洋，也许山要高一点，也许树不是绿的而是红的，也许有许多不穿衣服的土著……够了！

但是这种想像有可能是脱离实际的。有理由相信，假如我们首次在其他恒星的周围发现了存在生命的行星，它看起来可能与地球极为不同。这些行星的外观可能有点儿像永远凝视着宿主恒星的巨大“眼球”（我当然不建议用我们自己的眼球来做同样的事）。

让我们先作些回顾。最容易发现的行星是那些和恒星较近的行星。寻找气温与地球相似的宜居行星，最容易的办法，是在那些与宿主恒星的距离比地球与太阳距离近得多，宿主恒星比太阳暗得多的行星中去寻找。但是小轨道也会带来不良后果。行星和宿主恒星距离接近，就会意味着它要经受更多由恒星产生的潮汐力，这种潮汐力与地月间的潮汐力是一样的，而且要更为强大。强大的潮汐力会影响行星的自转。行星的倾角会因此变成零，这就意味着行星的赤道将和它的轨道面完全平行。行星也会被“潮汐锁定”：它的一面将永远朝向恒星。看起来就像下面这样：

被宿主恒星潮汐“锁定”的行星。行星在沿着虚线运行时，始终以同一面朝向恒星。人像站立的位置是“星下点”，在这里恒星永远位于头顶的正上方。- Sean Raymond

在这个行星表面，你会发现太阳永远固定在天空中的某个点。行星朝向恒星的半球永远是白天，背对恒星的半球永远是黑夜。而在这二者的交界处有一个环状地带，在那里可以看到永恒的“日不落”景象，也许是宇宙中最浪漫的地方。行星上最热的地方在恒星的正下方（天文学上叫“星下点”）。地球上最热的地方位于南北回归线之间，它会根据时间和季节的不同而改变。但是在一个被潮汐锁定的行星上，太阳永远位于天空中的相同位置，最热的地方永远不会变。这就会给行星的表面带来明显的视觉差异；最热的地方范围较小，看起来它就像是“瞳孔”。

根据环境的不同，“眼球”行星可以分出许多类型。让我们来看两个例子：“热眼球”和“冰眼球”行星。“热眼球”行星距离它的恒星很近，小轨道使它比地球热得多。它的日照面酷热无比，而黑夜面是致命的寒冷。行星上的水会在日照面蒸发，并在黑夜面凝结成冰。风会把水汽从日照面带到黑夜面，并在那里冻结起来，产生一个寒冷的“陷阱”：行星上的所有水都会被锁定在永夜面的巨大冰盖中。日照面因此将极为干燥，而黑夜面将永久封冻。

故事还没有结束。假如冰层足够厚，底层便会在压力的作用下融化。这会导致冰层下滑，就像地球上的冰川一样。因此在“热眼球”行星上，黑夜面的冰盖会逐渐崩解并缓慢地朝着日照面移动。因此，可能会有小股的水流向被阳光照射到的地方流动，并再次蒸发。根据我们建立的模型，黑夜面的特定地区会有云层堆积，这是一种由风造成的纹理特征。行星不统一的外观看上去还真像是一个眼球。从黑夜面流向日照面的河流就如同血管。

由艺术家描绘的“热眼球”行星概念图。永昼面在阳光的灸烤下变得干燥，永夜面则覆盖着冰层。宜居地带位于两者之间：一个生命之环。- Beau.TheConsortium

在“热眼球”行星上，哪里最适宜生存呢？这是个经典的“金发姑娘”故事。日照面处于炙烤和干旱中，黑夜面则寒冷而冰封。而两者之间就刚刚好！这个幸运的地方——让我们称之为“生命之环”吧——它位于日夜交界处。“生命之环”被分处两个半球的荒漠和冰原夹在中间。永恒的河流从黑夜面流向日照面——它们都朝着同一个方向流淌。太阳定点在地平线上方，整个地区永远都在阳光的沐浴下。“生命之环”的各处拥有相似的环境。可以想像，植被会沿着河流一直分布到日照面，直至它们的干涸处，这一路上，会产生许多迥异的生态系统。而在冰原的边缘，由于受到冰层的重压，可能会有山脉。

“冰眼球”行星同样也被它们的恒星潮汐锁定，但它们的轨道要比“热眼球”行星大许多，因此获得的热量严重不足。“冰眼球”行星上有大量的水——它的黑夜面被冰覆盖。但是在星下点，由于热量充分，水仍然保持着液态。在它遍及全球的冰原中央，应该会有一个巨大的“水塘”。冰层下是全球性海洋。这有点儿像木卫二，但是在冰面上多了一个巨洞。

“冰眼球”行星剖面图。行星表面覆盖着冰层，但在星下点有一个巨大的“水塘”。改编自 Pierrehumbert（2011, 《天体物理学快报》, 726, L8）

“冰眼球”行星哪里适合居住呢？水下生命可以生活在地下海洋中，但是依赖液态水的地表生命则需要待在“水塘”附近。虽然星下点附近的环境非常极端：这里是贫瘠冰原当中的强烈辐射点，但是最适合生存的地方可能还是“水塘”边。因此假如你是两栖类，就比较有优势了。（谁愿意进化成那样！）

但是生活在“冰眼球”行星上有一种固有的危险。假如“水塘”因为某种原因冻住了，它就可能再也融化不了了。液态水虽然黑暗，但是可以吸收大部分的阳光。而固态的冰具有极高的反射率。因此如果行星的海洋冰冻，从恒星吸收的能量总量也会下降，这将造成行星永久的封冻。这种回馈作用，会使“冰眼球”陷入完全冰封的境地，而且再也无法恢复。

无论是“热眼球”还是“冰眼球”，都是极端的例子。但是任何被宿主恒星潮汐锁定的行星，其日照面和黑夜面看起来肯定是极为不同的。这种差异可能是某些地区上空聚集的云层带来的，也可能是日照面冰层的加速融化，或黑夜面的加速封冻带来的，或是其他许多可能的原因。银河系中可能散布着大量这类“眼球”行星，它们的形态各异。在其他行星上寻找生命，几乎可以肯定会从这些世界中开始。

作者 Sean Raymond 是一位研究行星系统起源和演化的天文学家。他的博客网址是 planetplanet.net。

文/Sean Raymond
译/老孙