250亿颗行星“流浪”银河系!人类应该庆幸地球不是其中一个!

电影《流浪地球》描绘了一副人类为逃离太阳氦闪而带着地球在太空流浪的宏大场景。艺术家的恢弘想象令人叹为观止,但现实中的宇宙却更为奇幻而壮美——

银河系就有数百亿颗无家可归的流浪行星

250亿颗行星“流浪”银河系!人类应该庆幸地球不是其中一个!

流浪行星在天文学上的正式名称是星际行星,它们有的在诞生之初就被弹射出来,成为浪迹宇宙的“孤儿”,有的原本围绕恒星公转,但受到其它天体的引力影响,被抛出自己的行星系统。

要想找到这些在寒冷黑暗的虚空中漂泊的行星并不容易,它们本身几乎不反射任何光线,天文望远镜很难无法直接观测。当某颗流浪行星从背景恒星前经过时,它的引力场就会产生类似放大镜的效果,使后面恒星的亮度出现细微的变化——这被称为引力微透镜效应

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引力微透镜事件不但可以揭示星际行星的存在,还能告诉我们它的质量有多大——一颗典型的木星质量的流浪行星造成的透镜效应能持续好几天,如果质量只有地球大小,那么它的影响在几小时内就会结束。

也许你会问,宇宙中那么多星星,我们又不知道流浪行星在哪,就这么“守株待兔”啥时候才能发现它们的踪迹呢?幸运的是,分布在世界各地的众多天文望远镜每天都在自动跟踪全天上亿颗恒星,一旦发现恒星亮度出现可疑“闪烁”就会自动记录下来,科学家再通过一系列复杂计算让星际行星露出真容。

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那么银河系到底有多少颗流浪行星呢?

2011年的一项研究显示,银河系内木星质量的流浪行星数量是恒星的两倍!由于银河系至少有一千亿颗恒星,因此星际行星也有数千亿之多。

2017年,波兰光学引力透镜实验(OGLE)的研究人员利用智利拉斯坎帕纳斯天文台的1.3米口径望远镜对5000万颗恒星进行了长达6年的连续观测,共发现了2600多起引力微透镜事件。科学家因此推测木星大小的星际行星数量和银河系恒星的比例应该为1:4——宇宙孤儿的人口接近250亿

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流浪行星上是否有生命存在?在接近绝对零度的宇宙空间中,行星能否自己“保温”呢?

首先我们得澄清一下,行星的热量并非完全来自母星,所有行星内部都能产生热量。以地球为例,诞生之初因巨大碰撞而生成的热量至今还困锁在地壳之下,已经缓慢释放了几十亿年。这种自发产生的热量非常微小,和太阳每天给予地球和光和热相比,地球内部热量仅占前者的1/3000

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另外,流浪行星因为不围绕恒星公转,受到的紫外线辐射也降至最低,因此可以保留以氢气为主的大气层。如果大气层存在对流,那么液态海洋也有可能存在。研究发现,大约5%的流浪行星在被弹射出行星系统之后还保留自己的卫星。大型卫星的潮汐作用可以增加行星地质活动,产生的热量为生命萌发提供了更多的机会。另一方面,冰冻卫星的冰层之下也可以保留液态海洋,微生物在海底火山活跃的地区和热泉喷口附近同样能繁衍生息。

如果地球被迫成为一颗流浪行星,人类还能生存下去吗?

失去太阳的庇护,地球如同一个处于严寒之中,体温快速降低的病人,急需能够保暖御寒的衣物——足够厚的冰层或大气层

行星表面的冰层可以锁定内部热量,但厚度必须在10公里以上。木星的两颗卫星——木卫二和木卫三就被几公里厚的冰层覆盖。可惜地球并不具备类似环境,它蕴藏的水即使冻结也无法包裹整颗星球。

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此外,只有氢气为主的大气层才能起到“毛毯”的作用,因为氢气在极低的温度下仍然能保持气态,使行星地表温度维持在冰点之上,这样液态湖泊和海洋才有可能存在,而且这个大气层的厚度至少得达到地球大气层的10至100倍——以氮气为主的地球大气层显然先天不足。

从这个角度来说,人类应该庆幸地球没有成为一颗流浪行星。在大规模星际移民没有实现之前,地球和太阳系始终是我们唯一的温暖家园。

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