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银河系里,到底有没有另一片能踩上去的陆地?

昨晚在阳台晾衣服,抬头看见银河像一条泼出去的牛奶河横在天上,突然就冒出个问题——这密密麻麻的星星里,有没有哪一颗旁边飘着一颗星球,上面有实实在在的陆地,能让人踩上去,能长树,能有河流冲刷出峡谷?不是气态的,不是冰坨子,就是那种硬邦邦的、岩石构成的陆地,这个问题越想越睡不着。

今天花了一整天翻资料,跟几位搞天体物理的朋友在微信上扯了半天,总算有了个大致靠谱的图景,咱们从头捋一捋。

先得说清楚,什么叫“有陆地的星球”

这事儿不能含糊,太阳系里就有现成的例子——水星、金星、地球、火星,这四位都是岩质行星,表面是固态的硅酸盐岩石,你降落上去能站住,这就是有陆地,气态巨行星木星、土星不行,你穿过大气层往下掉,气压越来越大,最后可能碰到一个金属氢组成的液态核心,但那跟“陆地”八竿子打不着,冰巨星天王星、海王星也一样,它们有个岩质核心不假,但外面裹着厚得吓人的水、氨、甲烷组成的冰幔,那也不是咱们说的陆地。

所以标准很明确:固态表面、主要由岩石或金属构成的行星,就叫岩质行星,这就是银河系里有陆地的星球。

那银河系里这样的星球多不多?多,多到什么程度?得看数据。

银河系岩质行星的家底

这事得靠开普勒太空望远镜和TESS探测器来算,它们盯着十几万颗恒星看,等行星从恒星前面经过时挡住一点光,就算逮到一颗,天文学家根据这些“凌星”数据反推,得出了一个大致的比例,下面是截止到2024年比较公认的估算:

恒星类型 拥有行星的比例 其中岩质行星占比
G型恒星(太阳这类) 约20%有地球大小的行星 约占一半
K型恒星(橙矮星) 约30%有岩质行星 较高,约六成
M型恒星(红矮星) 几乎每颗都有行星 岩质行星极多,平均每颗恒星有2-3颗

银河系恒星总数大约在1000亿到4000亿颗之间,这其中红矮星占了七成以上,你就算保守点,拿最少的数来乘,银河系里岩质行星的数量也至少在千亿级别,一千亿颗有陆地的星球,就光这个数字,够震撼了。

但数字归数字,咱们真正感兴趣的是——这些陆地上,有没有哪片能让你光脚踩上去感觉像地球?

陆地跟陆地不一样:不是块石头就能叫“陆地”

水星也有陆地,可它长这样:白天四百多度,晚上零下一百八,没有大气层,表面被太阳风直接轰击,这陆地有什么意义?你能站上去,但站五分钟人就没了,所以光“固态表面”还不够,咱们本能地期待的那种陆地,得温和一点——最好有大气层护着,温度别太极端,说不定还有水能流动。

这就要求行星得待在宜居带里,宜居带说白了就是离恒星不远不近的那个圈,温度刚好能让液态水存在于表面,太阳系的宜居带里,地球和火星都在,金星凑合算边缘,可银河系里那些岩质行星,有多少刚好落在这个圈里?

2013年加州大学伯克利分校的Erik Petigura团队在《美国国家科学院院刊》上发表过一项研究,他们的结论是:银河系里大约有22%的类日恒星拥有一颗大小接近地球且位于宜居带内的行星,后来宾州州立大学的“可居住行星目录”不断更新,到2024年已经确认了超过60颗满足严格标准的岩质宜居带行星,候选的还有好几百,保守推算下来,仅仅在银河系的类日恒星周围,就可能存在数亿到数十亿颗有温和陆地的星球。

数十亿颗,这个数字一出来,我在沙发上坐了好一会儿,不是说太阳系特殊,而是说太阳系可能普通得不能再普通。

那些已经知道名字的陆地星球

光说数字太虚,来看看具体的,我挑了几个已经被确认或高度置信的岩质行星,它们个个都有实实在在的陆地:

  • 比邻星b:离我们最近的系外行星,四点二光年,质量至少是地球的1.07倍,岩质无疑,位于红矮星比邻星的宜居带内,问题是它被潮汐锁定了,一面永远对着恒星,一面永远是黑夜,但晨昏线附近理论上存在温和地带,那片陆地,可能是人类将来第一个踩上去的系外土地。
  • TRAPPIST-1系统的七颗行星:这系统简直是个岩质行星大礼包,七颗全是地球大小的岩石星球,其中三到四颗稳稳落在宜居带里,它们围绕一颗超冷红矮星转,距离我们约四十光年,韦布空间望远镜正在分析它们的大气成分,初步结果显示有些可能完全没有氢氦包层,是裸露的岩石表面。
  • 开普勒-452b:当年被称作“地球2.0”的那颗,它绕着一颗G型恒星转,轨道周期385天,大小是地球的1.6倍,几乎可以肯定有固态表面,距离我们一千四百光年,想象一下,那颗星球上的陆地可能被一颗比太阳老十亿年的恒星照着,光线更橙更暖,地表如果有山,影子会被拉得长长的。

这些星球上的陆地,我们现在连模糊的像素图都拍不到,但它们的引力、半径、密度数据都指向同一个事实:那是踩得上去的地面。

一张图胜过千言万语:岩质行星是怎么被“看”到的

光说数据和名字,总觉得隔了一层,下面这两张示意图能帮你直观感受我们在聊什么。

银河系里,到底有没有另一片能踩上去的陆地?

这张图把TRAPPIST-1的七颗行星和太阳系内圈的岩质兄弟们摆在一起比大小,你看火星、地球、金星那一排,再看看TRAPPIST-1那一串,个头都差不多,都是实心的岩石球,这就是银河系里“有陆地的星球”的典型模样——不大,不亮,但实实在在。

银河系里,到底有没有另一片能踩上去的陆地?

第二张图解释了为什么红矮星周围岩质行星特别多,不同光谱型的恒星,宜居带的位置不一样,红矮星又暗又凉,宜居带紧贴着恒星,行星公转周期只有几天到十几天,但因为这圈本来就窄,行星被逮住的概率大,所以几乎每颗红矮星都揣着几颗岩质行星,银河系的陆地星球,绝大部分都挤在这种“小火炉”旁边。

有陆地是一回事,那片陆地长什么样是另一回事

写到这儿我得岔开一句,就算有岩石表面,有大气,在宜居带里,那片陆地也可能跟地球的陆地差得离谱,地球的陆地是被板块运动反复捏过的,大陆漂移、碰撞、裂开,造出了山脉、盆地、裂谷,可天文学家现在越来越怀疑,很多岩质系外行星可能是“ stagnant lid ”,也就是单一板块——外壳一整块扣在上面,不动弹,如果那样,就不会有地球式的造山运动,陆地可能是一片无休无止的平坦荒原,偶尔冒出几个火山热点,像火星的奥林匹斯山那样,但整体是死寂的。

还有水的量,地球的水大约覆盖了表面七成,剩下的陆地是被水围起来的,有没有可能某颗岩质行星水极少,整个表面几乎全是大陆,海洋只是零星的内陆湖?或者水极多,整个星球被几十公里深的全球海洋覆盖,底下是高压冰层,冰层底下才是岩石——那样的话,“陆地”存在,但你永远踩不到,这种“水世界”在银河系里可能比类地行星更常见。

所以你看,问“有没有陆地”,答案是大写的,千亿级别地有,但问“有没有一片陆地,能让你站在上面闻到泥土味、听到水流声、看到远处的地平线微微弯曲——”这就要看运气了,数十亿颗在宜居带里的岩质行星,哪怕其中万分之一有板块运动、有合适的海陆比例、有稳定的气候,那也有几十万颗,几十万颗,洒在直径十万光年的银河盘面上,它们彼此不知道对方的存在,各自转着。

阳台上那杯茶早就凉了,银河还在头顶,我现在知道的是,那些密密麻麻的光点里,藏着无数片陆地——有的是滚烫的熔岩荒野,有的是永冻的石头沙漠,有的可能正被温柔的大气包裹着,上面有风吹过山脉,有液态的东西在低处汇聚,哪种可能都让人心里痒痒。

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