“流浪地球”的目的地

文/喬輝

《流浪地球》中，人類要帶著地球飛往哪里呢？當然是越近的地方越好了。我們知道，距離太陽系最近的恒星是“比鄰星”，只有4.2光年。當然，4.2光年對于我們來說也是巨大的空間尺度了，要知道1光年大約等于9.5萬億公里。

目前，飛往外太空的最快探測器是“旅行者一號”，它正在以17公里/秒的速度在星際空間中飛奔。如果讓“旅行者一號”飛往比鄰星，那么需要73000多年才能抵達。

比鄰星所在的恒星系統(tǒng)其實是包含了三顆恒星。其中兩顆恒星離得很近，從遠處無法分開的，看起來就像是一顆恒星，比鄰星由于亮度太小，裸眼無法看到，要用好一點的望遠鏡才行。由于這三顆星是半人馬座最亮的星點，因此稱為“半人馬座α”星。

具體來講，半人馬座α星是由兩顆太陽大小的恒星相互圍繞公轉(zhuǎn)，外加一顆相對距離較遠的“比鄰星”組成。這個恒星系統(tǒng)也是劉慈欣《三體》小說的切入點。實際上，這樣的三體系統(tǒng)是穩(wěn)定的，不會造成《三體》中所描述的“恒紀元”和“亂紀元”現(xiàn)象。

▲ 比鄰星恒星系統(tǒng)中三顆恒星的相對關(guān)系，以及在比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)的比鄰星b行星

▲ 站在比鄰星b上看到景象。遠處地平線上是紅彤彤的比鄰星

比鄰星適合生命生存嗎？

在2016年，歐洲南方天臺發(fā)現(xiàn)一顆行星圍繞比鄰星公轉(zhuǎn)，該行星距離比鄰星約0.05個天文單位（750萬公里），質(zhì)量相當于地球的1.3倍。令人興奮的是，該行星可能處于比鄰星的“宜居帶”中。宜居帶是指行星距離恒星遠近合適的區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)，恒星傳遞給行星的熱量適中，既不會太熱也不太冷，能夠維持液態(tài)水的存在。比鄰星周圍適合生命居住嗎？回答這個問題之前，我們先要了解一下這顆小恒星的脾氣。

比鄰星是一顆紅矮星，大量的輻射都在紅外波段，可見光亮度大約只有太陽的1/10000。比鄰星質(zhì)量大約是太陽的1/8，直徑大約是太陽的1/7，因此，平均密度竟高達太陽的33倍！由于紅矮星核聚變很慢，而且能夠充分聚變氫元素，科學(xué)家估計，比鄰星的壽命可達400萬億年，相比之下，太陽的壽命僅100億年。

由于比鄰星的質(zhì)量較小，整個星體都處于對流狀態(tài)，不像太陽內(nèi)部那樣有分層結(jié)構(gòu)，這樣就使得氦元素?zé)o法在核心處積累，而是分散至整個星體。整個星體的強烈對流能夠形成很強的磁場，磁場的能量釋放就會出現(xiàn)耀斑和黑子現(xiàn)象。比鄰星上的耀斑要比太陽強烈得多，甚至能夠波及整個恒星的表面，2700萬度耀斑到了能夠釋放X射線的程度。平靜時期X射線釋放功率為1000億億瓦，峰值時釋放X射線的功率甚至達到10萬億億瓦。

比鄰星的壽命雖長，但由于磁場活動強烈，表面有大量的耀斑活動，能量輸出不太穩(wěn)定，而且還釋放大量的X射線輻射，像我們地球人肯定受不了，理論上并不適合生命在其周圍安家，因此，流浪地球可能還要繼續(xù)流浪，換一個像太陽一樣的恒星。這樣看來，半人馬座α中的另外兩顆恒星反而更適合。

▲ 比鄰星的整個星體都處于對流狀態(tài)，因此能夠產(chǎn)生強大的磁場

▲ 比鄰星上巨大的耀斑爆發(fā)

比鄰星與“突破攝星計劃”

2016年4月12日，著名的俄羅斯投資人尤里·米爾納宣布了“突破攝星計劃”。霍金還親臨現(xiàn)場為該計劃站臺助威。

該計劃設(shè)想在地面上建設(shè)激光陣列，然后利用激光產(chǎn)生的光壓推動極薄、極輕的光帆高速前進，在200萬公里的距離上完成加速過程，并使光帆的速度達到光速的20%！以這樣的高速奔向離太陽系最近的比鄰星所在的恒星系統(tǒng)僅需20年。

光帆攜帶一個厘米大小的芯片，小小的芯片上面集成有核電池、微處理器、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、以及高清相機等等，真可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”，是一枚真正的探測器。為了節(jié)約加速能量，光帆和芯片的質(zhì)量限制在克量級。光帆和微芯片的組合體可以成群地運行在地球軌道上，等待激光陣列的加速一個個奔向深空。

▲ 強大的激光器把光帆一個個加速飛往比鄰星

當然，這個激進的設(shè)想給當前人類的科技水平提出了很大的挑戰(zhàn)！激光器的連續(xù)輸出功率要求為100吉瓦（1億千瓦），相當于五個三峽水電站的輸出功率。這樣強大的激光對光帆來說簡直是噩夢，在承受極大光壓的同時，還要承受極高的溫度。抵達目標后，微芯片探測器想要把信息發(fā)回4.2光年之遙的地球并接收難度極大，因為芯片的發(fā)射功率實在有限。

流浪的行星

《流浪地球》中地球成為一顆在宇宙中航行的“流浪地球”，當然也是一顆“流浪行星”。

現(xiàn)實中，科學(xué)家還真發(fā)現(xiàn)宇宙中有流浪行星（Rogue planets），這樣的行星不隸屬于任何恒星。據(jù)估算，銀河系內(nèi)流浪行星的數(shù)量可達數(shù)百億顆。

科學(xué)家可以利用“微引力透鏡法”探測流浪行星。簡單來說，微引力透鏡是指當有未知天體經(jīng)過背景恒星時，未知天體的引力作用就會把恒星的光線聚焦變亮。截止目前，已經(jīng)確認的流浪行星有十顆，候選者有九顆。

流浪行星的形成有多種原因，質(zhì)量較大的可能是像恒星那樣獨立形成的，例如有很多行星的質(zhì)量已經(jīng)逼近褐矮星的程度。有些可能是中央恒星發(fā)生超新星爆炸，行星被沖擊到宇宙空間。還有一些可能是在恒星系統(tǒng)形成的過程中，被其他行星的引力相互作用拋出去的。自從牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律解釋了行星運動以來，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，由于行星系統(tǒng)是多體相互作用，其實是一個混沌系統(tǒng)，長期來看運動是不可預(yù)測的，有一種可能就是某顆行星會被拋出太陽系。還有一種更精彩的情況，當恒星被黑洞吞噬的時候，其攜帶的行星有可能被拋射出去，形成速度極快的流浪行星。

更腦洞的情況就是《流浪地球》中被高等智慧生命驅(qū)動，在宇宙中尋找合適家園的流浪行星。