走向深空，尋找未來宜居星球

飛出太陽系并不容易。太陽系的邊界，比冥王星遠得多。

地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃中。所以走向深空，尋找宜居系外星球，是人類長久以來的夢想。

可是今天，我們對太陽系和太陽系之外的世界了解有多少？人類探測器最遠去到了哪里？我們探測到了多少系外行星？科幻片里的星際旅行方式可能變成現(xiàn)實嗎？

獨特的太陽系

在茫茫宇宙中大約有數(shù)千億個星系，一個星系又包含數(shù)億顆恒星，太陽只是其中一顆?？墒窃谀撤N程度上，我們的太陽系卻又非常獨特。

太陽系的行星系統(tǒng)與系外行星系統(tǒng)有很多區(qū)別。比如，在系外行星系統(tǒng)中，常見的往往是熱木星。熱木星是和木星相似的氣態(tài)巨行星，但軌道離太陽特別近，比地球軌道還靠內(nèi)。

我們的太陽系則有木星，表面是明暗相間的帶狀條紋，再配合一個大紅斑，非常漂亮。木星是太陽系最大的行星，其他七大行星的質(zhì)量加起來，還不到木星質(zhì)量的一半。而且它處在地球所在的宜居帶之外，公轉(zhuǎn)周期大概是12年，像清掃機一樣繞著太陽運行，會清除掉大多數(shù)試圖飛進內(nèi)軌道的小天體，為我們的地球豎起一道安全屏障。

太陽系的邊緣有個小黑洞？

由于冥王星被降級為矮行星，目前太陽系公認有八大行星?？墒?，近年來有一種說法認為，在遙遠的太陽系邊界附近還存在一個第九大行星，那是什么樣的天體呢？

有天文學(xué)家猜測，這顆潛在的第九大行星可能是一顆黑洞，質(zhì)量為地球的5～10倍。恒星演化到生命末期，會在引力作用下坍縮形成致密的時空區(qū)域，也就是黑洞。如果把地球壓縮成黑洞，直徑大概是1.8厘米;而黑洞的質(zhì)量與直徑成正比，可以推算出這個潛在黑洞的直徑大約是10厘米，只有拳頭大小。冥王星繞太陽一圈需要248年，這個天體的公轉(zhuǎn)周期可能會是上萬年，距離太陽非常遙遠，很難探測到。

太陽系的邊界在哪里？

人類已經(jīng)發(fā)射多顆探測器探索太陽系內(nèi)各大行星，2012年，旅行者一號更被認為已經(jīng)飛出太陽系?？墒翘栂档倪吔缇烤乖谀睦?？飛出太陽系要走多遠？

傳統(tǒng)上人們認為，冥王星以外就不屬于太陽系了。但事實上，太陽系和星際空間的分界并不明確。

一方面，太陽會吹出太陽風(fēng)，抵抗外來星際物質(zhì)，在交界處形成日球?qū)印：芏嗳藢⑷涨驅(qū)禹?，也就是太陽風(fēng)終止的地方看作太陽系邊界。太陽風(fēng)影響的范圍大約是太陽至冥王星距離的4倍。

另一方面，太陽引力主導(dǎo)的范圍可能還要向外延伸1000倍，到達奧爾特云的位置，也就是大量彗星的起源之地。

不過，奧爾特云目前只是理論猜測。要從地面上觀測遙遠的太陽系邊緣非常困難，而發(fā)射探測器又需要飛行很長時間，所以太陽系至今仍有很多未解之謎。

系外行星如何探測？

在太陽系之外，是否有像地球一樣適宜人類居住的星球？在那上面是否生存著其他生命？帶著這些好奇，人類對探索系外行星滿懷熱情。

目前，人們一共探測到4000多顆系外行星，探測這些系外行星的方法主要有三種。第一種是直接成像法，目前用這種方法發(fā)現(xiàn)了50多顆系外行星。由于行星不發(fā)光，只反射主星的光，所以要直接探測比較困難，不過在一些情況下，通過遮住主星的光，可以分辨出行星的微弱光芒。

第二種是多普勒速度法，用這種方法發(fā)現(xiàn)了800多顆系外行星。其背后的原理是，如果周圍有行星圍繞，就會對主星造成擾動，使主星產(chǎn)生周期性的速度變化，從而在光譜上表現(xiàn)為周期性的紅移和藍移。

第三種是凌星法，剩余3000多顆系外行星都是通過凌星法觀測到的。就像月亮擋住太陽會形成日食一樣，行星周期性地圍繞主星運動，同樣會遮擋主星的光，觀測到這種微弱的亮度變化就可以確認行星的存在。

星際旅行真的可行嗎？

在電影《星際穿越》中，人類為了尋找新的宜居星球，穿越蟲洞，進行時間旅行。這樣的星際旅行真的可行嗎？

如果能發(fā)現(xiàn)蟲洞，穿越到一個大質(zhì)量黑洞周圍，是比較安全的。但如果是太小的黑洞就不適合，因為小質(zhì)量黑洞周圍潮汐力非常大，人還沒靠近黑洞，早已經(jīng)被撕碎成基本粒子了。

黑洞的中心是一個體積無限小、引力無限大的奇點，在這里時空極度扭曲。目前用來描述引力的廣義相對論在奇點處是失效的，我們對黑洞仍有很多未知，未來需要量子引力理論來描述奇點的狀態(tài)。

結(jié)語

宇宙深空或許遙遠，但對于天文學(xué)家而言，宇宙就像是一個巨大的實驗室，進行著地球上無法實現(xiàn)的各種實驗，比如恒星內(nèi)部的核聚變，比如黑洞周圍的極端引力環(huán)境。

奇妙的是，歸根結(jié)底，天上的規(guī)律與地上的規(guī)律是統(tǒng)一的，我們探索宇宙的發(fā)現(xiàn)最終又會反過來應(yīng)用到各種技術(shù)上，推動我們探索未知的步伐。

如今，飛出太陽系尚且困難重重，但相信懷著對星辰大海的向往之心，人類必將深入更廣闊的宇宙，揭開更多宇宙奧秘。