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如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?

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online_member 发表于 2020-3-10 20:46:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?
作者:一点资讯
online_member 发表于 2020-3-10 20:46:36 | 显示全部楼层
更个新。以下内容来自维基百科。
比邻星b的位置在母恒星比邻星的适居带内。如果行星的大气层条件与组成成分合适,就可以让行星表面有液态水存在。比邻星是质量只有太阳约十分之一的红矮星,因此它的年龄可能达到3至4兆年,是太阳预估寿命极限(100亿年)的300到400倍。但目前并不知道比邻星b有多适居。

比邻星b离母恒星够近,因此可能发生潮汐锁定,即行星的公转周期和自转周期互相同步的现象。如果该行星的轨道离心率为0,则会出现同步自转,比邻星b的一面会一直对着母恒星,而另一面则一直处于黑暗之中,而在这两个极端之间,会有一个名为晨昏圈的适居地区,那里的温度可能在273 K(0 °C)左右,适合液态水的存在。不过目前比邻星b的轨道离心率并未确定,只是知道它小于0.35,但有可能足以产生像水星那样3:2的轨道共振。欧洲南方天文台预测说,如果这样的话,比邻星b上的气候环境会更加温和,平均温度接近地球。另外,如果该行星的大气层足够浓厚,面向恒星一面的热量就能传导到背离恒星的一面,行星表面适居的部分就会更大。

比邻星有很活跃的色球层活动,在X-光波段可观测到它色球层的喷发,是属于典型的耀星(变星命名:半人马座V645);在紫外线波长观测它的色球层的变化,得知它的自转周期大约31天。由90年代哈伯太空望远镜所量测的资料显示,比邻星应存在有一颗尚未观测到的暗淡伴星。2016年8月24日欧洲南天天文台正式宣布发现了比邻星的一颗行星,命名为比邻星b,它位于比邻星的适居带内。即与恒星距离适中、可能有液态水存在的区域。但也有人提出,比邻星是一颗M型矮星,这类恒星比较容易爆发耀斑,破坏行星的大气。

2017年3月24日,位于智利的阿塔卡马望远镜观测到比邻星亮度在10秒内上升了1000倍,随后迅速回落。研究分析观测数据后发现,亮度上升集中发生在极短时间内,应该是一次比最强烈的太阳耀斑还强10倍的恒星耀斑。行星“比邻星b”在这次事件中受到的辐射,比通常太阳耀斑爆发时地球受到的辐射高出约4000倍。研究人员认为,比邻星b在它近50亿年的生涯中,可能曾多次遭受强烈耀斑袭击,即使表面曾有过液态水和大气,也早就被摧毁殆尽,环境不适合生命存在。
谢邀。这个问题很有趣,我能想到的对人类生存威胁最大的因素是恒星光谱的改变造成光合作用效率降低。
首先要澄清一个概念:很多人以为“比邻星”就是半人马α星,其实不是。半人马α又叫南门二,是一个三合星系统。我们能在夜空中看到的南门二(虽然北半球很难看到)是半人马α的A星和B星(Alpha Centauri A, Alpha Centauri B), 构成的双星系统,目前认为这两颗星的质量分别为太阳的约1.1倍和0.9倍,它们之间的距离很近,在35.6~11.2天文单位之间变动,沿着稳定的椭圆轨道相互绕转。这两颗星与地球的距离约为4.37光年。但它们并不是“比邻星”,真正的比邻星(Proxima Centauri)是半人马α-C星,它与地球的距离只有4.25光年。它是一颗红矮星,质量只有太阳的0.12倍,虽然也属于半人马α恒星系,但由于它和A、B两星的距离太远(13000天文单位),对AB双星系统的运动基本没有影响,所以《三体》中描写的三星系统轨道混沌的情景基本不会出现,这对于穿越到比邻星的地球来说,大概算个好消息吧……
如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?482 / 作者:俺乃小潜mg / 帖子ID:56978 如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?913 / 作者:俺乃小潜mg / 帖子ID:56978 几颗恒星的大小比较,从左到右:太阳、半人马α-A、半人马α-B、半人马α-C(比邻星)
图片来源:Alpha Centauri - Wikipedia
我们假设地球穿越到了比邻星附近辐射功率与目前地球从太阳接收到的辐射功率相同的位置,这时行星表面的温度应该不会有很大的变化。但是,太阳和比邻星最大的区别是质量不同,质量不同导致内部核反应的剧烈程度不同,从而导致表面温度不同。太阳表面平均温度是5772K,而比邻星表面只有3042K(+-117K),这导致了两颗恒星的黑体辐射谱有很大差别。
如果你不知道黑体辐射是什么,有条件请查阅维基百科黑体辐射,百度的黑体辐射页面真是不忍直视……如果你是物理外行,大概只需要知道这么几点:黑体辐射谱的横轴是波长,纵轴可以理解为这个波长上的辐射功率;这个谱基本上呈现一个山包的形状,山峰的位置与温度有关,温度越高,山峰越偏向于短波长(高能量)一端。
太阳的黑体辐射谱长这样:
如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?467 / 作者:俺乃小潜mg / 帖子ID:56978 而比邻星的黑体辐射谱长这样:
如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?571 / 作者:俺乃小潜mg / 帖子ID:56978 (图片来源见水印)
看出区别了吗?太阳的黑体辐射谱峰值位于500nm波长附近,正好是可见光的范围。这个波段成为“可见光”,也是地球生物逐步进化适应太阳辐射的的结果。而比邻星的黑体辐射谱峰值在960nm附近,已经是红外区域了,可见光波段的辐射功率衰减非常严重。
当然,由于地球大气对于某些波段有强烈的吸收作用,地面上真正接收到的太阳辐射并不严格遵循黑体辐射谱,而是长这样:
如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?646 / 作者:俺乃小潜mg / 帖子ID:56978 图片来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Spectrum.png
但基本特征差不多,辐射功率峰值都在可见光波段。
地球上的植物经过长期的进化,它们光合作用的吸收谱也是适应太阳光谱的:
如果把地球瞬间移动到比邻星的宜居带上,人类还能生存下去吗?20 / 作者:俺乃小潜mg / 帖子ID:56978 图片来源:Light Absorption for Photosynthesis
图中的绿线代表几种参与光合作用的物质总的吸收谱。可以看到,波长超过700nm以后,光合作用的吸收率陡然下降。这个吸收谱放到比邻星上就麻烦了:比邻星辐射的能量主要都集中在700nm以上的区域,植物吃不到啊……
所以如果地球突然穿越到比邻星附近的宜居带,如果要保持地表温度不变,光合作用效率就要大大降低,很多植物就要活不下去了。植物一旦大量减少,整个食物链就要乱套,动物也会跟着闹饥荒,人类当然也逃不掉,最后免不了要来一波生物大灭绝。大灭绝以后,活下来的植物也许能慢慢适应比邻星的光谱,生态或许能逐步恢复,但那也是以地质年代计算的漫长时间了。
没事还是乖乖在太阳旁边待着吧,植物经过数十亿年好不容易吃惯了太阳辐射,一下子让它们换口味,要出人命的啊。
online_member 发表于 2020-3-10 20:46:58 | 显示全部楼层
比邻星的宜居带距离太近,导致恒星的潮汐力太强。地球瞬移过去之后,如果还保持自传,那会导致全球范围的滔天巨浪。
如果瞬移之后的自转速度立刻变成潮汐锁定,那也好不到哪去,向阳面热死,永夜面冻死,只有晨昏线附近还能有活人。
此外还有个问题,红矮星经常有强烈的耀斑,可以让整个“宜居带”都寸草不生。
至于植物的光合作用因为颜色变化而营养不良,那都是小问题了,考虑不到那么远。
online_member 发表于 2020-3-10 20:47:21 | 显示全部楼层
会被比邻星的潮汐力锁定  地球将永远一面朝向比邻星  只有地球中间才能宜居并且没有黑夜
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