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本章通过三人的对话详细介绍了比邻星及其行星系统的天文知识:

作者:陈智林 (傅博文好友,天体物理学博士)

当“星槎”号轻柔地脱离超高速巡航状态,从那种将星辰都拉成长线的奇异感官中平静下来时,我所见到的景象,让我这个与宇宙数据打了一辈子交道的人,也忍不住屏住了呼吸。

窗外,不再是无垠的黑暗点缀着遥远的钻石尘。取而代之的,是一颗庞大无比的、燃烧着的“炭火”。它占据了视野的相当一部分,暗红色,深沉得近乎凝重,表面似乎涌动着不那么剧烈的暗流与黑子,像一只疲惫而古老的巨眼,在永恒的寂静中凝视着我们这三个不速之客。这就是比邻星(proxima centauri),南门二(半人马座a)三合星系统中的第三颗星,也是离我们太阳系最近的恒星,仅有4.24光年之遥。

“我们……到了?”傅莹的声音带着一丝不易察觉的颤抖,是激动,也是面对如此近在咫尺的异星恒星的敬畏。她趴在观景窗前,脸颊被那暗红的光映照得泛着铜色。

“到了,丫头。”傅博文老爷子的声音一如既往的沉稳,但我也听出了其中压抑着的澎湃心潮。他坐在指挥椅上,双手轻抚着扶手,目光深邃地望向那颗红矮星。“这就是我们的新邻居,比邻星。智林,感觉如何?比你在电脑模拟里看到的,要真实得多吧?”

我深吸一口气,试图平复胸腔里那颗狂跳的心脏。“何止是真实……博文。数据显示它是一颗m5.5Ve型红矮星,质量只有太阳的0.12倍,半径大约是太阳的0.14倍,表面温度估计在3000摄氏度左右,比太阳黯淡得多。但亲眼看到它……这种暗红色的、几乎带有体温感的光芒,这种巨大的、却又毫不张扬的存在感……数据完全无法传达这种压迫性的宁静。”

“像一块在宇宙炉火中煅烧了亿万年的烙铁。”傅莹轻声比喻道。

“很贴切。”我赞许地点点头,努力将专业知识和眼前景象结合,向他们,也向我自己解释道,“它的‘宁静’只是表象。作为一颗典型的耀星(Flare star),比邻星其实脾气相当暴躁。它的内部对流非常剧烈,磁活动频繁,经常会突然爆发,亮度在短时间内急剧增强数倍甚至数十倍。那种爆发会释放出强烈的x射线和紫外线,以及可怕的高能粒子流。如果我们在它爆发时靠得太近,‘星槎’的护盾虽然能抵挡,但若是在它周围的行星上……那对任何可能存在的生命形式都是严峻的考验。”

老爷子若有所思:“我记得你以前论文里提过,这种频繁的耀斑活动,会很可能剥离它周围行星的大气层,对吧?”

“是的,博文。这正是寻找宜居世界的关键挑战之一。”我走到控制台前,调出了比邻星系统的实时探测数据。全息星图在我们中间展开,比邻星位于中心,而在一个非常近的距离上,一个微弱的光点正在轨道上运行。“看,这就是我们的目标,比邻星b(proxima centauri b)。一颗位于比邻星宜居带内的岩石行星。”

傅莹凑近全息影像,好奇地问:“陈叔叔,宜居带是什么意思?离恒星不远不近吗?”

“简单可以这么理解。”我笑着开始科普,“宜居带(habitable Zone),有时也戏称为‘金发绿海区’(Goldilocks Zone),指的是恒星周围一个理论上的区域,在这个区域内,行星表面可能存在液态水。太近了,水会蒸发殆尽,像金星;太远了,水会永久冻结,像火星早期。对于比邻星这样一颗又小又冷的红矮星来说,它的宜居带非常非常靠近自己。比邻星b的轨道半径只有大约0.05天文单位。”

“0.05天文单位?”傅莹眨着眼睛,“天文单位是地球到太阳的距离吧?那0.05……天啊,那岂不是只有太阳到水星距离的七分之一左右?它离比邻星这么近?!”

“没错。”我对她的快速心算能力表示赞赏,“精确地说,比邻星b到其恒星的距离,大约只有700万公里。而水星到太阳的平均距离是5800万公里。你可以想象,它几乎是贴着这颗‘炭火’在飞行。”

“这么近!”傅莹惊呼,“那它不会被烤焦吗?您刚才说它可能还有液态水?”

傅老爷子插话道:“这就是红矮星的特点了,丫头。因为它本身温度低,光度弱,所以即使行星离得很近,接收到的能量也可能刚好足够让水保持液态。智林,比邻星b的公转周期是多长?”

“非常短。”我指着数据说,“因为它轨道小,跑一圈的时间只有11.2个地球日。也就是说,在比邻星b上,‘一年’只有不到12天。”

“11天就是一年……”傅莹喃喃自语,试图理解这种时间尺度,“那上面的季节呢?有昼夜吗?”

“关于季节,”我解释道,“这取决于它的轨道偏心率以及自转轴倾角。目前观测数据有限,还不确定它是否有明显的季节变化。但关于昼夜,有一个非常关键且几乎可以确定的现象——潮汐锁定(tidal Locking)。”

“潮汐锁定?”傅莹和傅老异口同声,显然对这个概念很感兴趣。

“这是当一颗行星非常靠近其恒星时,由于强大的引力梯度效应,导致行星的自转周期与公转周期变得相同。”我尽量用直观的方式描述,“就像月球永远用同一面对着地球一样。比邻星b有极大的可能,已经被比邻星潮汐锁定了。这意味着,它的一面永远是白天,正对着恒星,承受着永恒的阳光照射;而另一面,则是永恒的黑夜,陷入极寒的黑暗之中。”

全息图像根据我的描述,模拟出了比邻星b的状态,一颗一半明亮一半黑暗的星球,在极近的轨道上缓缓同步转动。

“永恒的白昼和永恒的黑夜……”傅莹想象着那幅景象,脸上露出不可思议的表情,“那……在明暗交界的地方,会不会有一个区域,温度比较适宜?就像黎明或黄昏永远定格在那里?”

“理论上是这样。”我赞赏她的想象力,“我们称之为‘晨昏圈’(terminator Zone)。那里可能是整个星球环境最温和的地方,温度既不像永昼面那样酷热,也不像永夜面那样严寒。如果比邻星b上真的存在液态水,或者甚至……有适应了这种极端环境的生命形态,晨昏圈是最有可能的区域。”

傅老沉吟道:“这种环境,对大气环流、气候模式的影响将是颠覆性的。永恒日面的高温会使大气向永夜面流动,而永夜面的低温又会使大气下沉回流……会形成极其强烈的全球性风系。”

“是的,博文。模拟显示,如果它还有足够厚度的大气层,那里的风暴可能超乎想象。”我补充道,“但前提是,它得保住自己的大气。正如我刚才所说,比邻星频繁的耀斑和强烈的恒星风,会持续不断地轰击和侵蚀行星的大气层。尤其是像比邻星b这样距离恒星极近、且可能没有全球性强磁场的行星,其大气被剥离的速度可能非常快。”

“磁场……”傅老若有所思,“地球的磁场是保护我们免受太阳风伤害的关键盾牌。”

“Exactly!”我点头,“行星的全球性磁场能够偏转带电粒子流,就像给星球撑起一把保护伞。目前我们对比邻星b是否拥有这样的强磁场还一无所知。这是决定它是否‘宜居’的关键未知数之一。”

我们的讨论让这颗尚未谋面的星球,在想象中变得更加立体和复杂。它可能是一个被潮汐锁定的世界,一面是永恒的炼狱火海,一面是永恒的冰封地狱,只有在狭窄的晨昏圈才有一线生机,同时还要时刻承受来自暴躁恒星的致命辐射轰击。这样一个世界,真的会如一些天文学家所期待的那样,孕育出生命吗?

“星槎,设定轨道,环绕比邻星b。让我们近距离看看这个可能承载着人类最深切好奇的世界。”傅老下达了指令。

飞船轻盈地转向,朝着那颗在全息图上闪烁的微光点驶去。暗红色的比邻星在身后逐渐变大,它的光芒虽然微弱,但在如此近的距离上,依然给人一种无形的压力。星空背景中,另外两颗异常明亮的星星引起了傅莹的注意。

“爷爷,陈叔叔,你们看!那边那两颗星好亮!是……是南门二的另外两颗吗?”她指着窗外。

我和傅老顺着她指的方向望去。在比邻星暗红光芒的映衬下,那两颗星显得格外璀璨,像一对钻石耳环,镶嵌在黑色的天鹅绒上。

“没错,莹莹眼力真好。”傅老笑着说,“那就是半人马座a星A和b,它们是一个紧密的双星系统,彼此绕转。而我们的比邻星,则在距离它们相对较远(约0.21光年)的轨道上,绕着这个双星系统的共同质心运转。从我们这里看过去,它们只是两颗非常亮的星,但实际上,每一颗都和我们太阳类似,是比比邻星大得多、亮得多的G型和K型恒星。”

我补充道:“如果此刻我们站在比邻星b的表面,看到的天空景象将非常奇特。比邻星会像一个巨大的、暗红色的‘太阳’,悬挂在天空,大小看起来会比我们在地球上看到的太阳大得多,但因为暗红,可能不会觉得刺眼。而半人马座aAb双星,则会作为夜空中最明亮的‘双月’或者说是两颗异常明亮的星辰出现,为永恒的黑夜面提供一些光明。当然,在永昼面,由于比邻星的光芒,可能就不那么容易看到它们了。”

傅莹出神地望着那对遥远的“太阳”,想象着异星天空的奇景。

随着“星槎”的接近,比邻星b的轮廓渐渐清晰起来。它不再是一个光点,而是一个呈现出模糊细节的球体。和地球一样的岩石星球,大小也相仿,质量约为地球的1.27倍。但它的颜色……

“它看起来……好暗淡。”傅莹有些失望地说。

的确,眼前的星球并非想象中的蓝色水世界,也不是火星那样的锈红色,而是一种泛着灰褐色的、近乎单调的色彩。表面看不到明显的水体反光,也缺乏活跃的地质活动迹象,云层似乎也很稀薄,整体给人一种死气沉沉的感觉。

“星槎,启动多光谱扫描和大气成分分析。”傅老命令道。

数据流开始在我们面前滚动。结果很快出来了,印证了我们的初步观感。

“表面平均温度,永昼面估计超过100摄氏度,永夜面可能低于零下100度。晨昏圈区域温度在冰点上下波动。”我读着数据,“大气压力极低,不到地球海平面气压的百分之一,主要成分是……氩气、氮气残余,还有少量二氧化碳,但氧气和水汽的含量微乎其微。没有检测到全球性磁场的显着信号。”

我的声音低沉下去。这些数据描绘的,是一个严酷而荒凉的世界。频繁的恒星辐射可能已经将其原始大气的大部分,尤其是轻质气体如氢气、水蒸气等,剥离殆尽。缺乏强磁场保护,使得恒星风可以直接轰击地表,进一步阻碍了浓厚大气的形成和维持。

“所以……它没有海洋,也没有生命,对吗?”傅莹的声音里带着明显的失落。人类发现的第一颗位于宜居带的系外行星,竟是这般模样。

“根据目前的扫描结果,表面存在全球性液态海洋的可能性极低。”我尽量保持客观,“但是,这并不意味着绝对没有水,或者完全没有存在过生命的可能。水可能以地下冰层的形式存在于永夜面或地表之下,或者在遥远的过去,当比邻星年轻时活动不那么剧烈时,这里可能有过更温和的环境。我们需要更深入的探测。”

傅老点了点头:“释放探测器吧。重点探测晨昏圈区域,以及寻找地质活动迹象,比如可能存在的液态水地下库。”

数个小型探测器从“星槎”号分离,像萤火虫般朝着那灰褐色的星球表面飞去。我们则继续在轨道上沉默地环绕。巨大的、暗红色的比邻星填满了半边天空,它的光芒冰冷而压抑,投在比邻星b的表面,勾勒出崎岖的地形——陨石坑、峡谷、似乎干涸的河床状结构。这一切都暗示着一段活跃但已然逝去的过去。

寂静。这是一种比星际空间深处更深沉的寂静。星际空间的寂静是真空的、物理的寂静,而这里的寂静,是世界的寂静,是缺乏生机、缺乏变化、缺乏任何活动迹象的、绝对的死寂。我们仿佛在参观一个巨大无比的、冰冷的坟墓,埋葬着一颗星球可能曾有过的、关于水和生命的梦想。

探测器传回了更详细的图像和数据。晨昏圈的区域,地形相对复杂,温度也确实处于一个可能的“宜居”范围。但我们没有发现任何液态水的直接证据,没有生物标志物,甚至连活跃的地质热点也难觅踪影。地表遍布着遭受强烈辐射侵蚀的痕迹。

“就像一个被遗弃了亿万年的战场。”傅老轻声说,道出了我们共同的感觉。“恒星的辐射是永不停止的炮火,将这里的一切生机都扼杀在了萌芽状态,或者根本就没给过它机会。”

傅莹看着全息影像上显示的、探测器在晨昏圈一块岩石下发现的微量水合矿物痕迹,轻轻叹了口气:“也许……生命在这里尝试过,但环境实在太恶劣了。又或着,生命需要更多的时间,或者更特别的机遇,才能在这种地方扎根。”

“你说得对,莹莹。”我安慰她,也像是在安慰自己,“比邻星b的发现本身,已经是一个巨大的里程碑。它告诉我们,类地行星在宇宙中可能很常见,甚至在离我们最近的恒星周围就存在。但它也给我们上了深刻的一课:‘宜居带’只是一个非常初步的筛选条件。恒星的活动性、行星的磁场、大气的形成与维持、地质活动的历史……无数因素共同决定了生命的摇篮能否真正摇动起来。比邻星b的荒凉与寂静,让我们更加珍惜地球的喧嚣与繁华,珍惜那颗恰到好处的恒星,那个强大而稳定的磁场,那层厚薄适中、成分完美的大气。”

傅老深以为然:“是啊。我们飞了4.24光年,来到离太阳系最近的行星世界,看到的却是一片死寂。这反而凸显了地球的罕见与宝贵。生命,至少像我们这样的生命,或许并非宇宙中的常态,而是极其珍贵的奇迹。”

我们三人久久地凝视着窗外那颗孤寂的星球。暗红色的恒星光给它镀上了一层悲壮而苍凉的色彩。它就在那里,如此之近,却又如此之远。近在咫尺,是物理距离;远在天涯,是生命不可逾越的鸿沟。

这次访问,没有发现外星生命的激动,没有邂逅异星海洋的喜悦,只有对宇宙自然法则的深深敬畏,和对自身家园的重新认知。比邻星b,这颗名字寓意“邻近”的星球,用它广袤无边的荒凉与深入骨髓的寂静,给我们上了抵达深空后的第一课,也是最重要的一课:关于距离,关于环境,关于生命的脆弱与坚韧。

“记录下这里的一切吧,智林。”傅老最终打破了沉默,声音平静而坚定,“包括我们的对话,我们的感受,我们的失望与思考。让后来者知道,探索的意义不仅在于发现生机,也在于正视荒芜。荒芜本身,也是宇宙的真实面孔之一。”

“星槎”号开始调整姿态,准备驶离比邻星b的轨道,向下一个目标——天狼星系统进发。我最后看了一眼那颗灰褐色的星球,它将永远停留在我的记忆里,作为一个寂静的坐标,标记着人类走出摇篮后,第一次近距离触摸到的、另一个世界的真实触感——冰冷、坚硬,且充满了警示的意味。

在引擎的低鸣声中,我轻声对傅老和傅莹说:“我们看到了可能性的边界,也看到了自身幸运的疆域。这趟旅程,值了。”

暗红色的比邻星和它沉默的伴侣,渐渐缩小,再次融入背景的星海之中,但那片无垠的寂静,却仿佛一直跟随着我们,成为这次银河漫游中,一道挥之不去的、深邃的背景音。

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(本章通过陈智林博士的视角和三人对话,详细介绍了比邻星(红矮星特性、距离、耀星活动)、比邻星b(宜居带概念、潮汐锁定、公转周期、环境挑战如耀斑、大气剥离、磁场重要性等),以及半人马座a三合星系统等天文知识。)

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