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騰訊太空精選優(yōu)質(zhì)自媒體文章，文中所述為作者獨(dú)立觀點(diǎn)，不代表騰訊太空立場。 文/Mandelbrot 編輯/王思雨 （微信公眾號：青年天文教師連線） 上次說到雙體系統(tǒng)中行星的運(yùn)動情況，那么在這樣的行星上的生命文明會是什么樣的呢？  開腦洞的時刻來了，我們今天先來討論一下如果地球在一個非環(huán)雙星系統(tǒng)中，也就是說地球圍繞雙星中的一顆恒星公轉(zhuǎn)時的情況。 圓形軌道中的理想狀態(tài) 我們首先來考慮一種理想狀態(tài)： 地球仍然圍繞太陽運(yùn)行在現(xiàn)在的軌道上。 太陽的伴星是一顆和太陽質(zhì)量相當(dāng)?shù)闹餍蛐恰?/p> 兩顆恒星距離120天文單位，按照圓形軌道相互圍繞旋轉(zhuǎn)。 在這樣的假設(shè)下，太陽系中20天文單位以內(nèi)的行星都可以幸存。最外圍的行星是土星，而天王星，海王星和柯依伯帶都已經(jīng)陣亡，奧爾特云也早已煙消云散。 大轟炸事件是地球生態(tài)環(huán)境發(fā)展歷程上的重要環(huán)節(jié)，因為它給地球帶來了生命的必要元素：水。 地球本身通過火山爆發(fā)等過程能夠積累少量的水，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及隕石和彗星帶來的水量。 在一個雙星系統(tǒng)中，大轟炸比真實的歷史更加猛烈，大大增加了地球的水量。所以地球的海洋面積應(yīng)該比現(xiàn)在略大。 經(jīng)歷了初生的陣痛之后，太陽系進(jìn)入了一個寧靜的發(fā)展期。 由于少了柯依伯帶和奧爾特云，彗星幾乎沒有了，隕石也會大量減少。這對地球的生物圈來說是個好消息，但是我估計總體來說，影響是有限的。我們無法估計來自天外的災(zāi)難對地球生命的演化有多大的影響。 地球上曾經(jīng)發(fā)生過多次大滅絕事件，但是原因大部分來自地球內(nèi)部。6500萬年前的隕石撞擊是白堊紀(jì)-古近紀(jì)大滅絕事件的重要因素，但不是唯一原因。即使沒有隕石撞擊，滅絕事件仍然不可避免，恐龍和大量陪葬的物種仍然會滅絕，只是來得晚一些，過程慢一些而已。 當(dāng)然，如果隕石撞擊大大減少，我們現(xiàn)在看到的生物圈肯定會有明顯不同，但還是可以樂觀的估計，智人仍然成功地登上了歷史舞臺，創(chuàng)造出了輝煌的人類文明。 在地球的夜空中，太陽的伴星是一顆十分奇特的天體。它的亮度很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過滿月，在白天也清晰可見，在夜晚更是無法直視。 古代天文學(xué)家查看千年的觀星記錄，發(fā)現(xiàn)它在星空背景中慢慢移動，表現(xiàn)出和行星一樣的特性。但是，當(dāng)近代天文學(xué)家用望遠(yuǎn)鏡清晰地看到土星的光環(huán)的時候，這個奇特的天體仍然遙不可及。 最后，現(xiàn)代的大型望遠(yuǎn)鏡告訴人們：它是太陽的伴星，質(zhì)量和太陽相當(dāng)，它的周圍運(yùn)行著4個行星：包括兩個氣態(tài)巨行星和兩個在可居帶中的巖質(zhì)行星。 其中一顆巖質(zhì)行星質(zhì)量太小，無法維持大氣層，但是另一顆比地球略大，是一顆理想的生命行星。人們把它叫做地球2.0。 無論在哪個時代，這都是爆炸性的新聞：宇宙中的智慧生命很可能就在我們家門口。人類社會中充斥著對外星人入侵的恐慌和對新世界的期盼。 在得到確切的證據(jù)以前，這樣的爭論會持續(xù)上百年：太陽伴星的行星中，有沒有會威脅人類生存的智慧生命？ 人類文明能走到今天，依賴于3個因素： 行星的形成和演化。 地球生物圈的形成和演化。 人類文明的發(fā)展進(jìn)程。 誕生于同一團(tuán)原始星云的兩個恒星系可以說是站在同一條起跑線上，但是上面三點(diǎn)都是高度復(fù)雜的混沌系統(tǒng)，輕微的變化經(jīng)過上億年的積累也會產(chǎn)生天翻地覆的蝴蝶效應(yīng)。 任何一個意外都可能使發(fā)展進(jìn)程延后上萬年甚至導(dǎo)致文明的夭折。所以，兩個文明的發(fā)展程度勢均力敵的概率肯定是微乎其微的。在沖突發(fā)生的時候，科技落后上萬年無疑就意味著滅頂之災(zāi)。 人類完全無法估計伴星系中是否有文明，或者它發(fā)展到了什么程度。那里可能是火星一樣的荒漠，金星一樣的煉獄，也可能面目猙獰的外星人正在登上戰(zhàn)艦，準(zhǔn)備征討地球。  橢圓軌道上的雙星系統(tǒng) 上面分析的是一種理想狀態(tài)，兩顆恒星在接近標(biāo)準(zhǔn)的圓形軌道上面運(yùn)行，雙方的距離基本上上保持恒定，所以對對方的行星影響很小。然而在真實的宇宙中，總是會有各種擾動讓它們的軌道變形。軌道就會越來越扁，最終形成一個偏心率極高的橢圓形軌道。 在這個系統(tǒng)中，任何參數(shù)的微小調(diào)整都會造成巨大的變化，所以這里有無窮無盡的可能。我們分析兩種典型的狀態(tài)。 周期性會面的恒星系 第一種狀態(tài)，我們?nèi)匀谎赜们耙还?jié)的設(shè)置：兩個太陽和各自的行星系統(tǒng)。當(dāng)它們的軌道逐漸變得橢圓的時候，旋轉(zhuǎn)周期會變長。 我們假設(shè)雙星軌道半長軸為100天文單位，半短軸為25天文單位。這樣兩顆恒星距離最遠(yuǎn)的時候為173.2天文單位，而距離最近的時候僅為26.8天文單位。  它們的軌道周期可以用以下公式計算：
其中a是兩個橢圓軌道半長軸之和，G是萬有引力常數(shù)，M1和M2分別是兩個恒星的質(zhì)量。代入數(shù)據(jù)，我們可以算出它們的軌道周期是47793年。 也就是說，每隔47793年，兩顆恒星就會隔著26.8天文單位的距離上會面一次，然后分道揚(yáng)鑣。這時候，行星的安全軌道在離自己恒星5.4天文單位以內(nèi)。 在人類出現(xiàn)以前的幾十億年中，這種會面已經(jīng)發(fā)生過很多次，所以，木星和土星早已經(jīng)和太陽系告別了。小行星帶就是太陽系的邊界。  雙星會面時距離很近，根據(jù)開普勒定律，在這個位置上它們的運(yùn)動速度很快。 所以，會面時間可能只有短短幾十年。而人類決定進(jìn)行載人探索的時候，已經(jīng)接近雙星會和的最后階段了。 以人類的航天科技，只能進(jìn)行一次載人探索。然后，人類目送太陽伴星帶著它的行星們揚(yáng)長而去。 太陽伴星——復(fù)仇女神 在地球46億年歷史上，發(fā)生過很多次大大小小的滅絕事件。如果把這些滅絕事件放在一起，我們隱隱約約可以看出一點(diǎn)規(guī)律。下圖描繪了在不同歷史時期生物多樣性降低的情況。我們可以看出一個大致的周期。  下圖顯示了滅絕事件中物種消失的比例。在這張圖中，周期性更明顯了。  這個神秘的現(xiàn)象讓很多生物學(xué)家相信，地球上的滅絕事件按照2600萬年的周期重復(fù)發(fā)生。好像有一種神秘的力量定期出現(xiàn)，抹除地球上的主要物種，為新物種讓出舞臺。地球內(nèi)部的力量無法為周期性滅絕提供解釋。 于是科學(xué)家把腦洞開到了太空：太陽有一顆棕矮星或紅矮星伴星，在一個偏心率極高的橢圓軌道上圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。按照它的公轉(zhuǎn)周期可以算出，它的軌道遠(yuǎn)端距離太陽1.5光年，在奧爾特云之外。 當(dāng)它進(jìn)入太陽系時，它的引力會對奧爾特云中的天體產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致大量彗星和小行星隨之進(jìn)入內(nèi)太陽系，對所有行星進(jìn)行轟炸。彗星和隕石對生物圈具有驚人的破壞力。如果這個理論是真的，那么周期性滅絕也就不足為奇了。 這個太空中的神秘殺手被稱為復(fù)仇女神（Nemesis）。然而，對復(fù)仇女神星的搜索并不順利。從80年代到21世紀(jì)初，不同團(tuán)隊的多次搜索都失敗了。 同時，多數(shù)古生物學(xué)家逐漸形成了共識：大滅絕事件并不具有周期性。于是，復(fù)仇女神星的假設(shè)也就無疾而終了。
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