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宇宙中真正的人类歇脚地
王庄林 编译
想像一下没有恒星的世界吧.在这样——个阴森的世界里,只有闪电和火山喷出的红色岩浆才能偶尔带来一些光明.听上去是不是像科幻小说？事实上,越来越多的科学家认为,许多行星可能就漂浮在这样的世界里——它们是游荡在恒星之间黑暗而寒冷的世界里的孤儿.
加利福尼亚理工学院的行星科学家戴维·史蒂文森说：“‘星际行星’的数量可能同恒星一样多,仅我们银河系就有1000亿颗.”
分离游荡的星际行星
通常人们认为,行星围绕恒星运动就好像飞蛾围绕营火飞行,而星际行星的存在不符合人们的普遍看法.但是史蒂文森和其他一些科学家说,行星如果同其他天体接近,它们就可能与它们的恒星分离并游荡到星际空间.
这种行星被驱逐的现象最有可能发生在恒星比较密集的地方.在我们的银河系中,恒星密集的区域处于银河系的中心,或者是存在于“球状星团”内,在这样的地方可以存在好几百万颗恒星.太阳附近区域的恒星分布密度每立方光年低于1颗,而球状星团在相同的空间内却存在超过250颗恒星.
如果地球处于这样拥挤的星团中,那么离地球最近的恒星将像月亮那么明亮,而且在地球上能用肉眼观察到的恒星也不止6000颗,而是1000万颗.
在这样拥挤的环境中,天体之间的相遇是相当频繁的.科学家通过模拟一个典型的“疏散星团”中1万颗恒星的运动来研究这种相遇的效应.疏散星团同球状星团相类似,但是拥有更容易控制的恒星数量.研究者们用超级计算机给这些恒星随机指派体积.让模型运行一段时间——相当于太阳系年龄的40亿年——之后他们发现,只有25％的恒星还留在该星团中.大部分恒星已经被银河的“潮汐”引力吸走了.在留下的恒星中,有30％失去了它们的行星.
地球的原族姐妹们
研究人员说,球状星团中失去行星的恒星比例可能超过50％.研究人员认为,球状星团中可能存在大量自由游荡的行星,而这个结论似乎也被对球状星团的观察所证实.
但是,球状星团可能不是唯一会出现恒星相遇造成行星被驱逐现象的地方.史蒂文森说,在行星形成的过程中,这种现象也可能出现.
他的根据是一些计算机对46亿年前形成太阳与行星的气体和尘埃大漩涡的模拟结果.这些模型显示,胚胎时期的地球本来有大约10个与它大小相同的原族姐妹,它们有的是岩石构成的,有的是岩石和冰块构成的.它们中的大多数很快被太阳所吞噬或由于同木星那样处于胚胎期的巨大行星相遇而被“踢”到了星际空间.
史蒂文森说：“如果10个恒星中有1个拥有行星系统,并且每个拥有行星的恒星失去10个行星,那么自由行星的数量和恒星的数量就会一样多.”
星际行星的形成理论
一是星际剥夺（Interstellar deprival）.如果一颗恒星处于一个像球状星团那样拥挤的环境中,它会经常同其他恒星猛烈接近.过路恒星的引力可能会迫使一个行星离开它的恒星,并将它抛至黑暗的星际空间.
二是天体引力弹射（The heenly body gritation plays to shoot）.在一个行星的形成过程中,一颗地球大小的行星可能以非常近的距离经过一颗处于胚胎期的巨型行星,这颗行星的巨大引力使地球大小的行星突然加速运行,从而摆脱了恒星的引力影响而进入星际空间.
三是诞生于星际空间（Bear in the interstellar space）.一颗行星可能诞生于星际空间.我们已经看到了这样的例子,但是难以理解它们是如何形成的.恒星是气体和尘埃云在自身引力下收缩而生成的,但是没有人想到这个过程中也能诞生像行星那么小的天体.
孤立行星的另类秘史
如果说地球在星际空间有着10个失散已久的姐妹这种可能性还不算惊人,那么,史蒂文森的另一个说法一定会让你感到难以置信.他说,尽管这种同地球一样大小的行星游荡在极端寒冷和完全黑暗的世界里,但它们可能是银河系中最常见的生命居所.
人们以前一直以为行星只可能从一个新恒星周围的气体和尘埃的漩涡中诞生,并逐渐成长为原始行星.然而,2000年人们在猎户座星云中发现了没有恒星的行星,这改变了人们的认识.
英国爱丁堡皇家天文台的天文学家简·格里夫斯说：“这种‘孤立行星’的存在清楚地表明,还有另一种形成行星的方式.”
2013年,格里夫斯和其他一些天文学家一起对一处离地球较近的恒星形成区域进行观察,并发现了十几个孤立的行星状物体.他们发现,有行星大小的天体正处于从独立的气体云中凝聚的阶段,这一过程同一颗年轻恒星的形成过程是一样的.
这带来一个巨大的谜团.因为只有在使气体云收缩的引力大于向外推的灼热气体的力量,气体云才能凝聚成稠密的物体.
如果格里夫斯和史蒂文森的说法是对的,那么星际行星可能是极为普遍的,太阳和离太阳系最近的恒星阿尔法半人马座星之间也可能存在这样的行星.
因此,这样的行星将来可能对人类有用.它们可能成为星际飞船的加油站.如果这成为事实,那么它们就成了银河系中真正的歇脚地.
宇宙中真正的人类歇脚地
那些游荡于黑暗而严寒的星际空间的行星上会存在生命吗？这个想法听起来似乎很荒谬.然而加利福尼亚理工学院的行星科学家戴维·史蒂文森却认为星际行星是宇宙中真正的人类歇脚地——这样的可能性是存在的.
史蒂文森认为,一个像地球那么大、在行星形成过程中被驱逐的行星,在极度寒冷的星际空间不仅不会被冰冻,而且可能仍然同地球上一个阳光灿烂的夏日一样温暖.他说：“这是生命生存的最重要条件——那都是温室效应造成的.”
史蒂文森指出,一个被驱逐的行星上可能覆盖着厚厚的一层氢气,因为在形成行星系统的星云中,氢是一种主要成分.如果这层氢气具有足够的厚度,它就会起到“温室气体”的作用,防止这颗行星上的热量散逸到太空中去.通过计算,一个与地球体积相近的星际行星,在一个千巴氢气的大气压力下,其核心的放射性同位素发生衰变所产生的地热能可把表面温度上升至水的熔点,因此有认为该等行星或有海洋存在.科学家们也认为该类行星的地质活动可持续极长的时间,通过地质活动产生磁层抵御外来辐射,以及海底火山活动,能为行星的生命提供能量.但要侦测该类行星的存在可谓十分困难,因相对于宇宙背景幅射,它们所释出的微波会显得极弱.
同地球一样,星际行星的热量可能来自于其内核中储存的放射性元素的衰变.史蒂文森说：“在温室效应的影响下,星际行星的热量会很可能保持至少100亿年,相当于目前地球年龄的两倍那么长.”
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