如果說去年發現的開普勒452B是地球的大表哥,那么今天凌晨歐洲南方天文臺宣布發現的這顆類地行星(圖1),大概可以被叫做“地球的孿生哥哥”了。它的名字是“Proxima b”,質量是地球的1.3倍(開普勒452B約是地球質量的5倍),位于距離我們4.23光年之外,可能有液態水的存在。宇宙茫茫,區區4光年的距離,實在可以稱得上“天涯若比鄰”了。
(圖1: 新聞發布會現場)
巧合的是,正如同我們所居住的藍星圍繞太陽旋轉一樣,Proxima b繞轉的母星正是比鄰星。比鄰星是距離太陽最近的一顆恒星,只有0.12個太陽質量,是一顆很暗淡的紅矮星。卡爾·薩根將地球稱之為“黯淡藍點”,那么,比鄰星就是一顆“黯淡紅點”。比鄰星和兩位比它強大得多的兄弟構成了一個三星系統“人馬座alpah”(圖2),它的兩位大哥分別是人馬座alpah A 和人馬座alpah B,均與太陽大小接近,是全天第四亮的恒星,在中國古代,這兩顆明亮的恒星被人們稱為“南門二”。比鄰星距離我們最近,光芒卻被“南門二”所遮掩,所以,直到1915年,這顆暗淡紅點才被愛爾蘭天文學家Robert Inns所發現。(對了,發現新行星Proxima b的計劃正叫“黯淡紅點計劃”。)
Proxima b與比鄰星之間的距離,只有0.05個天文單位(AU,地球和太陽的距離被定義為一個天文單位,大約是1.5億公里),也就是地球與太陽間距離的1/20。如果我們站在Proxima b上,那么會在天空中看到三顆明亮的恒星,而且,距離最近的比鄰星將比我們在地球所見太陽的尺寸大三倍。這也決定了它的公轉周期非常短,只需要11.2天就可完成一次圍繞母星的轉動。假若我們有機會登上這顆行星,幾乎每天都將沉浸在慶祝新年的歡樂當中;假如彼時我們仍擁有3天新年假期,那么,每年我們在Proxima b星只需要工作8天。
我們為之雀躍的,不僅僅是這顆孿生哥哥般的行星的發現,更重要的是,它恰巧位于人類寄予了許多希望與努力的宜居帶(圖3綠色區域)之中,也就是所謂的“金發姑娘區”(Goldilocks Zone)中。在恒星的周圍,有一個液態水可以存在的區域,即“宜居帶”。按目前人類對于生命的理解,液態水是生命存在的最基本要素。一顆行星要能孕育生命,它既不能距離恒星太近,也不能距離恒星太遠——太近,行星表面就會太熱;太遠,行星表面又會過冷——過熱與過冷的結果都是沒有液態水存在。然而對于不同溫度的恒星來說,其周圍的宜居帶亦有差別。尋找外星生命的目光一直聚焦于各大恒星的宜居帶上,這也是人類對火星孜孜不倦深入探索的原因——對于太陽這顆恒星而言,只有地球和火星是位于宜居帶中的。
(圖2: 左下圖:為半人馬座alpah A和B恒星的照片;右下圖:比鄰星的照片)
(圖3:左圖:從Proximab 上看比鄰星的大小和從地球上看太陽的大小比較圖;右圖:比鄰星系統行星的比較圖)
雖然Proxima b上很可能有液態水的存在,總體環境或許仍比地球惡劣許多。最主要的原因是,它的母星雖然暗淡,卻十分活躍,其表面會有非常多類似于太陽表面的日珥爆發,產生大量高能粒子。在這種情況下,它的磁場情況決定了自己的命運。如果Proxima b沒有強磁場的話,它很可能像火星一樣——太陽拋出的高能粒子直接進入其大氣,在產生美麗極光的同時,使得火星大氣逃逸,最終成為不毛之地。對于這顆新確認的行星而言,目前的觀測還不足以提供這些信息,我們仍需更深入地探索和認識它的面貌。2018年,美國韋伯紅外太空望遠鏡即將發射,屆時肯定可以告訴我們更多有關這顆行星的信息,或許它正如下圖中所展示的一樣美麗。
Proxima b所在的三星系統毗鄰我們的家園和星系,所以成為了眾多科幻小說的描寫對象。去年獲得雨果獎的中國作家劉慈欣在小說《三體》中,就將故事設置于一個類似的三體文明當中。而在風靡全球的科幻電影《星際迷航》中,也提及這一系統中存在著適宜居住的類地行星,地球人甚至在2154年殖民了那里的行星。
在現實世界當中,人類也在加快探索的步伐。今年年初,“科學網紅”英國物理學家霍金在開設新浪微博的第二天,就發布了一條重磅消息——他聯合俄羅斯富豪尤里·米爾納(Yuri Milner)和Facebook的CEO 馬克·扎克伯格(Mark Zackerburg),發起了一項名為“突破攝星”(breakthrough starshot)的計劃。他們準備制作一個由納米材料制成、重量僅1克左右的探測器,利用一束強激光在非常短的時間內加速到0.2倍的光速,用大約20年時間內將其送達比鄰星附近,然后拍攝照片、發回地球。
(圖4:左圖:Proxima b行星上的想象圖;)
這個計劃將由前美國國家航空航天局艾姆斯研究中心(NASA AMES Research Center)主管皮特-沃登(Pete Worden)領導,由世界級科學家和工程師組成的委員會擔任顧問。很多世界頂尖科學家都參與其中。納米飛行器由星之芯片(starchip)和光帆構成,前者能夠將照相機、光學推進器、電源、導航以及通訊設備集成在一起,現已做出了重量1克以下的原型。目前面臨最大的困難很可能是激光束——即使整個飛行器重量很小,為使它的速度達到0.2倍光速,所需的激光能量還是非常巨大的,差不多是100GW,也就是1億千瓦,大約相當于5個三峽水電站的總功率——所以,在目前來看,“突破攝星”計劃實現的可能性似乎比較小。
(圖5:左圖,光帆系統想象圖;右圖:俄羅斯富豪尤里·米爾納手舉星之芯片。)
不過,去其它星球上看一看,自始至終都是人類的夢想,一個愿意而且值得為之付出更多努力的夢想。“海內存知己,天涯若比鄰”,祝福我們可以早日得見宇宙鄰居的樣貌,甚至踏上4光年之外的那片“孿生”的土地。