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科幻電影中的系外行星

發布時間:2023-01-24 03:43:22

Ⅰ 宇宙中恐怖的星球是什麼星球

宇宙中恐怖的星球是什麼星球

宇宙中最恐怖的星球是什麼星球,宇宙中的浩瀚無法用文字的來形容,宇宙中充滿了未知的存在,要說起恐怖來,只有更恐怖沒有最恐怖,那麼宇宙中恐怖的星球都有哪些呢,接下來分享的是關於宇宙中最恐怖的星球是什麼星球的相關內容。

宇宙中恐怖的星球是什麼星球1

1、太陽:

你會被一棵巨大火球燃燒殆盡。

雖然太陽是我們能夠生活在地球的關鍵,但它也是太空中的一個巨型核爆,能夠毀滅所有物種。太陽溫度達華氏1萬度 (約攝氏5537度),重量相當於33萬個地球。如果你是著站在太陽表面,熱氣將會撕裂你的原子,並被太陽風吹散至整個太陽系。(聽起來有點浪漫耶)

2、土衛二:

你會被水氣切割成片,然後噴到外太空。

土衛二是土星第二大的衛星,表面有一層冰,但那層冰並非貼在星球表面,它比較像是一種大氣。由於那層冰會射出水氣,科學家推論冰層的表面之下有一片巨大海洋。水氣噴發時速高達每小時800英里 (1287公里)。

3、木衛一:

你會被熔融海和輻射蒸發掉。

木衛一是木星最大的衛星,也是整個太陽系中最活耀的火山群,整顆星球都被不斷射出岩漿的熔融覆蓋,最高可以噴至200里的高空。

4、木衛二:

你會被鹽水活活凍死。

整顆木衛二表面都被冰覆蓋,就像一顆巨大的大理石球。科學家推論冰底下是一片鹽海,但在你鑽破那層冰前就會先被活活凍死。

5、木星:

你會被壓力壓爆,外加被暴風電死。

宇宙中最恐怖的星球木星,如果你決定去木星旅遊,你會立馬被全太陽系最巨大的壓力壓到內爆,外加被大氣層里的數百個風暴給電死。

6、海王星:

你會到處飛的被碎冰打死。

海王星是除了冥王星之外距離太陽最遠的星球,因此極度嚴寒。表面的風速更是高達每小時700英里。

7、彗星:

你會變成肉乾或冰棒。

如果你有機會站在彗星上,有兩種情況:如果彗星剛好距離太陽很遠,你會被凍死;如果距離太陽很近,你會被燒成肉乾。

8、土星:

你會被風速拉扯成碎片。

圍繞土星的風速高達每小時1118英里,你會被風力碎屍萬段,同時被巨大的壓力壓到內爆。

9、水星:

你會被凍死,燙死,窒息而死。

水星基本上沒有大氣層,所以你會馬上窒息。幸運的是,你不用體驗窒息而死的痛苦過程,因為你不是先被凍死就是被燙死,看你在水星的哪個位置。水星面向太陽的那一面高溫達華氏800度;另一面則是零下-290度。

10、海衛一:

你會秒變冰棒。

宇宙中最恐怖的星球海衛星,海王星最大的衛星之一,海衛一,是全太陽系中最寒冷的星球,低溫達華氏-460度,這種低溫甚至會讓原子停止運動。

11、泰坦星 (土衛六):

被甲烷凍死。

泰坦星的大氣層中含有低溫達華氏-260度的甲烷。

12、金星:

你會被大氣壓力壓碎、焚燒、窒息。

金星厚重的大氣層高溫達華氏880度,大氣壓力更是地球的90倍。

13、太陽圈:

太陽風會把你的原子吹散。

我們的'太陽系被一個叫做太陽圈的磁性泡泡所圍繞,表面含有時速達1500000英里的高溫太陽風,足以把你的原子吹散。

14、冥王星:

你會寂寞冷死。

它距離太陽30億英里,你就知道有多遠多冷了 (華氏-390度)。

宇宙中恐怖的星球是什麼星球2

HD 209458b

風之行星

其表面刮著令人恐懼的大風,估計風速可達到6200英里每小時。當這顆行星系外行星HD 209458b近距離盤旋接近其恆星時,強大的恆星風撕碎其大氣層,形成彗星狀的尾部。

最黑暗行星

TrES-2b系外行星

科學家發現一顆叫做TrES-2b的系外行星,它被稱為迄今觀測到的最黑暗行星,其表面一片漆黑,幾乎不反射任何光線,甚至比煤炭還要黑。這顆行星的表面被恆星烘烤著,溫度可達到980攝氏度。它的運行軌道與恆星非常近,其潮汐引力被鎖定,意味著這顆行星的一側將始終處於漆黑之中。

僵屍行星

北落師門β

讓人感到恐懼的僵屍在肢體分解之後仍能死而復生,天文學家在天文觀測中也發現了一顆「僵屍行星」。十年前,天文學家使用哈勃太空望遠鏡的觀測數據發現一顆系外行星環繞主恆星運行,在進行深入觀測後宣稱它已「死亡」。但在2009年,天文學家使用錢德拉望遠鏡觀測到這顆星再度復活過來。將它稱為「僵屍行星」有些言之為過,實際上它僅是隱藏了起來。

孤獨行星

CFBDSIR2149

在宇宙中也存在著「孤獨者」系外行星,它們由於質量太小,在遙遠的太空軌道運行,從而使天文學家通過常規望遠鏡很難進行探測。然而有時天文學家將非常幸運,能夠發現罕見的太陽系外「孤獨者」。它們是「超級地球」,能夠距離很遠地正常環繞主恆星運行,且很難被觀測到。

CoRoT-2a

融化行星

天文學家發現一顆行星擁有永久的「融化面孔」—— CoRoT-2a,這顆行星遭受主恆星強烈X射線轟擊,每秒蒸發500萬噸物質。如果人類在這顆行星上將接受扭曲令人恐懼的死亡。

Kepler-19b

不恆定行星

在同一個恆星系統中,一顆非常遙遠的系外行星在另一顆恆星的潮汐引力威脅,從而導致它途經主恆星時會出現緩慢和加速現象。這是一種罕見的天文現象,這顆系外行星距離地球650光年,環繞一顆叫做Kepler-19的類太陽恆星運行,它擁有一個非常奇特的軌道,有時會加速,在其9分鍾軌道周期中快5分鍾,有時會減速,軌道周期慢5分鍾。

北落師門b

索倫之眼

人們想到北落師門B行星具有恐怖一面的僅是它的灰塵雲看上去頗似「索倫之眼」,索倫之眼在科幻電影《魔戒三部曲》中充滿著可怕的魔幻力量。但事實上這顆行星的神秘之處遠不止於此。

熱木星

類木行星

科學家認為近距離環繞主恆星的「熱木星」將出現主恆星洪水般的等離子釋放到行星大氣層中,從而呈現出可怕的極光現象。在一顆全球性遍布磁場的系外行星上,其極光亮度將是地球極光的100-1000倍,就像整個行星上空遍布出現舞動的幽靈和鬼魂

Ⅱ 神秘浩渺的宇宙:20個有趣而迷人的外星世界

人類發現首顆系外行星距今20多年,目前已發現的系外行星有近2000顆。這些行星里有像地球這樣的岩石行星,也有與木星相似的氣態巨行星,甚至還有很多太陽系沒有的行星。下面20幅圖片將通過藝術與想像為大家展現這些奇特的外星世界。

第一顆系外行星:它是人類發現的第一顆圍繞類似太陽的恆星運轉的系外行星,也是發現的第一顆「熱木星」。這類行星質量接近或超過木星,但與太陽系中情況不同,熱木星與恆星距離只有0.5至0.015個天文單位,大約水星到太陽距離的八分之一至金星到太陽距離。飛馬座51b距離地球約50光年,質量是木星的一半,但體積卻是木星的兩倍,一年只有4天,表面溫度在1000 °C ,並且它永遠以同一面朝向恆星。

首個與地球尺寸接近的系外類地行星:行星「開普勒186f」想像圖,它是第一顆被發現位於母恆星宜居帶內且大小和地球相似的類地行星,表面可能有液態水,直徑是地球的1.1倍,距離太陽系492光年。

首個確認有大氣的行星:畫家筆下行星「HD 209458b」大氣蒸發情形,它距離太陽系150光年,也是一顆「熱木星」。它創造了多個系外行星觀測史上的第一,包括首個確認有大氣、且觀測到有蒸發中的氫氣層的行星。該行星質量是木星的0.6倍,繞母恆星公轉軌道僅是水星的八分之一,一年只有3.5天,其表面物質在高溫下膨脹,密度較低。

擁有6顆行星的「開普勒11星系」:畫家筆下發生在2010年8月26日「開普勒11星系」三顆行星同時發生凌日的景象。開普勒11是首個被確認擁有6顆行星的系外恆星,且這些行星的質量介於地球與海王星之間,這個星系距離地球2000光年。

真實的「塔圖因」:畫家筆下的「開普勒16星系」,行星「開普勒16b」同時圍繞兩顆恆星公轉,這和電影《星球大戰》里的行星「塔圖因」(右下)非常相似。

一年只有20小時的煉獄行星:行星「51 Pegasi b」距離地球390光年,直徑是地球的1.7倍,質量是地球的4.8倍,繞著一顆比太陽略小的恆星運轉。它的軌道非常靠近母恆星,一年只有20小時,表面溫度達到1500 °C,在如此高的溫度下,其上可能布滿熔岩。

海洋行星「開普勒22b」:開普勒22b位於天鵝座,距地球600光年,位於母恆星宜居帶內,半徑是地球的2.4倍。這顆行星與太陽系所有行星都不一樣,是個表面完全是液態水海洋的行星。

岩漿海洋「開普勒10b」:行星「開普勒10b」位於天龍座,距離我們太陽系560光年,大小是地球的1.4倍。該行星一年不到一天,到母恆星距離小於水星到太陽距離的20分之一,表面溫度約1300°C,足以將黃金熔化。

118億歲的古老星系:「開普勒444」是一顆約118億年(約宇宙年齡的80%)的恆星,距離地球約117光年。它擁有五顆類地行星,大小介於水星和金星之間,軌道周期少於10日。這個星系的行星分布極為緊湊,即使距離母恆星最遠的開普勒444f,軌道半徑仍遠小於水星軌道。5顆行星因距母恆星極近,表面溫度過高,不會存在我們已知的生命形態。

擁有大量鑽石的碳行星「巨蟹座55e」:與類地行星不同,碳行星又稱鑽石行星,它們形成於富含碳但缺乏氧的原行星盤。「巨蟹座55e」就是這樣一顆碳行星,直徑約2.1萬千米,質量是地球的8.63倍。它繞母恆星的軌道不到水星軌道的二十五分之一,一年不到18個小時,表面溫度接近2700°C。這類行星1/3質量都是碳,不少碳會因高溫高壓變成金剛石。

第一顆畫出表面熱量分布的系外行星:這是2013年哈勃望遠鏡確認「HD 189733 b」表面顏色為藍色後所繪的想像圖。該行星距離地球63光年,位於狐狸座。它是第一顆畫出表面熱量分布圖的系外行星,並確認表面顏色為深藍色。它的質量是木星的1.13倍,一年只有2.2天。HD 189733 b是繼HD 209458 b之後,第二顆發現大氣層氣體正在蒸發的系外行星,表面溫度約1000 °C。

擁有行星的紅矮星:恆星K2-3是一顆擁有三顆行星的紅矮星,這三顆行星都是屬於「超級地球」類型的類地行星,並且都位於K2-3的宜居帶內,它們距離地球約137光年。這三顆行星大小分別是地球的2.1倍、1.7倍、1.5倍,其中最外圈1.5倍地球大小的行星表面可能有適宜的溫度,支持表面存在液態水海洋。

第一個直接成像的多行星星系:恆星「HR 8799」是一顆位於飛馬座,距離地球129光年的主序星,質量是太陽的1.5倍,光度是太陽的4.9倍。這顆恆星系十分年輕,只有6000萬年,星系包括部分岩屑盤和至少4顆大質量行星,是第一批直接被影像證實的系外行星。

距離最近的兩顆行星:2012年6月21日,天文學家確認恆星「開普勒36」擁有兩顆行星,這兩顆行星是「超級地球」或「迷你海王星」類型的行星,而且它們之間距離不尋常地近,最近距離不到200萬千米。這只是地球與金星最近距離的二十分之一,地球到月球距離的五倍。

身份不明的「Kepler-452b」:「Kepler-452b」發現於1989年,是個質量介於行星與恆星之間的天體,質量下限約為木星的11倍。早期研究認為它是一顆圍繞恆星運轉的褐矮星,褐矮星是與大部分主序恆星不同的次恆星,質量介於最重的氣態巨行星或最輕的恆星之間。現在科學家認為它的特性更像行星,一旦確定,「Kepler-452b」將是最早發現的系外行星。

年度網路最紅的系外行星:「開普勒452b」距離地球1400光年,位於母恆星的宜居帶內,直徑比地球大60%,地表重力加速度是地球兩倍,與其母恆星的距離和日地距離相當。2015年7月23日NASA宣布,「開普勒452b」是已知系外類地行星中,與地球相似指數最高的行星。

軌道離心率最大的行星:「HD 80606 b」是一個位於大熊座的氣態巨行星,距離地球約 190 光年,其質量是木星的4倍,公轉周期111天。與木星不同的是,它和母恆星之間距離變化在 0.03 到 0.88 天文單位之間,是已知軌道離心率最大的系外行星。在遠拱點時其光照量和地球相當,但近拱點時卻是地球的800倍,其氣候變化相當激烈,電腦模行預測該行星在一小時內就可使溫度上升 555°C。

熱木星附近也有同伴:「WASP-47」星系擁有兩顆行星,一顆熱木星和一顆超級地球類型的岩石行星。它們距離母恆星非常近,是個緊湊型的恆星系統,這也是第一次在一顆熱木星類型的行星周圍近距離的發現其他行星。

Ⅲ 超級地球:奇異新世界

早前,科學家們天真地認為,如果我們發現其它圍繞恆星運轉的行星,這些新行星應該跟我們太陽系內的行星相類似。

但是,我們錯了,宇宙總是讓人捉摸不透。目前發現的1900多顆(數字還在增加中)系外行星,許多與我們太陽系內行星很不一樣,比方說2011年發現了圍繞兩顆恆星運行的行星。它就像是科幻電影《星球大戰》中,圍繞雙星運動的行星塔圖因,主人公盧克在這顆行星上,可以凝望「雙日同落」。天文學的新發現,讓科幻故事變為觸手可及的現實。

星際移民或成現實


目前,已經發現的超級地球還只是冰山一角,隨著現代觀測手段的進步和新一代技術革新,發現超級地球的速度會越來越快。將來,人類可能找到圍繞著類似太陽這樣的恆星公轉、並且適宜人類居住的行星。而一旦發現了這樣的行星,星際移民也可能會變成現實。

2015年,英國學者確認了超級地球——GJ 581 d為首個系外宜居星球。這個行星大小約為地球的3倍,是人類在太陽系之外發現的第一個位於宜居帶中的行星,距離地球僅約22光年,在浩瀚的宇宙中算得上是地球的「鄰居」,科學家認為它是人類潛在的太空移民選擇。

此外,「凌日系外行星勘測衛星(TESS)」,將於2017年由美國麻省理工學院負責發射,主要搜索距離太陽系較近的明亮恆星,看看能不能發現更多的像地球一樣大小的行星,這樣的行星越多代表著,生命存活的幾率就越大,未來的星際移民幾率也就越大。



本文源自大科技*科學之謎 2016年第10期雜志文章、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號:hdkj1997

Ⅳ 行星撞地球 當科幻電影橋段照進現實行星撞地球 當科幻電影橋段照進現實

我們常用「火星撞地球」來形容沖突的激烈程度,但最近一則外媒報道卻告訴我們,這個用來打比方的情況可並非虛言!就在上個月月初,美國國家航空航天局 (NASA)發布消息稱,3月21日一顆體積相當於法國埃菲爾鐵塔兩倍的小行星2001 FO32將在距離地球約200萬千米的地方安全飛掠;而21日當天,該小行星也的確如預期般以安全距離掠過我們這顆藍色的星球。

但這還沒完,據稱還有大量小行星可能正在向地球沖撞過來,它們的直徑從10米到200多米不等。如果這是真的,難道地球毀滅、世界末日就近在眼前了?行星撞地球這個科幻電影里才會有的情節,竟然是真的?

01

關於要撞地球的行星

請先了解一下

太陽系由太陽及在其引力作用下圍繞它運轉的天體構成,包括八大行星及其衛星、矮行星、小行星、彗星、流星體及行星際物質。太陽系中的行星是指圍繞太陽以橢圓軌道運行、並且有足夠大的質量使其表面達到流體靜力平衡(近於球形)的天體,這些行星軌道附近的物體已通過碰撞並合與散射過程被清除。

除了熟知的八大行星,太陽系中還有一些矮行星。它們同樣圍繞太陽運轉,但其質量較小,不能夠清除其軌道附近的其他物體。太陽系內的矮行星有:冥王星、穀神星、鬩神星、鳥神星和妊神星。近年來,研究人員還根據一些柯依伯天體軌道運動特徵,推測在太陽系中可能存在「第九大行星」,但尚無觀測證實這一猜想。

圖1.銀河系與太陽系 Credit:Astronomy.com

如果我們的目光落在太陽系以外的更廣袤的宇宙空間,就會了解到,銀河系中有數千億顆恆星,而太陽只是銀河系獵戶座旋臂上一顆中小質量的主序恆星。而在浩瀚的宇宙中,還存在無數星系團,銀河系也只是滄海一粟。與太陽系類似,宇宙中很多恆星的周圍也存在行星,這些太陽系以外的行星被稱為系外行星。

目前已發現並確認的系外行星接近4700顆,這些系外行星大小各異、軌道構型多樣,構成了多姿多彩的行星世界。

02

過去、現在和將來

行星的運行軌道並非永恆

德國天文學家提丟斯和波得提出了行星同太陽的平均距離的經驗定律,即提丟斯—波得定則。該定則提出,取一數列:0,3,6,12,24,48,96,192……然後加上4,再除以10,就可以得到以天文單位(地球和太陽的平均距離為1個天文單位)表示的各個行星同太陽的近似平均距離。1781年,天文學家Herschel發現天王星差不多恰好處在定則所預言的位置上。提丟斯當時還預言,在火星和木星之間,距太陽2.8天文單位處應該還有一個行星。但是後續的觀測發現,這片區域實際是呈帶狀分布的小行星世界,即主帶小行星。

法國數學家、物理學家拉普拉斯認為,太陽系是完全穩定的。但是1994年,巴黎天文台的研究人員Jacques Laskar等人的工作第一次證明水星的軌道運動是不穩定的。他利用超級計算機進行的模擬結果顯示,未來的30億年到40億年中,木星和水星之間微妙的引力攝動作用可能導致一個難以想像的後果——太陽系內部的行星離開現在的軌道位置,金星和水星最終可能猛烈地撞在一起。這項研究工作提醒我們,行星並非總處於永恆的、有規律的軌道。它們可能變得很不穩定,即便沒有外界的影響,太陽系在未來的60億年時間里也會變得雜亂無章。

圖2.行星形成的核吸積碰撞過程 Credit:Rebecca Boyle,Nature,2018

太陽系的誕生和演化過程本身也充滿了動盪,在行星形成和生長的階段,太陽系中會發生劇烈的碰撞和散射過程。外太陽系的四顆巨行星也曾經發生過大幅度的軌道遷移,擾亂了內外太陽系中諸多小天體的運動,影響了內太陽系類地行星的演化,最終重塑了整個太陽系。

此外,月球表面的撞擊坑也是太陽系形成後期「暴力事件」的見證。科學家們通過分析阿波羅任務帶回的月球樣品發現,月球在大約39億年前似乎頻繁遭受了各種小天體的撞擊——這就是月球 歷史 上著名的「晚期重度轟擊」(Late Heavy Bombardment,LHB)事件。在太陽系形成晚期,這些天體碰撞事件非常普遍,今天我們可以看到內太陽系的水星或大行星的衛星也可能是共同「受害者」。

03

撞地球的高危分子真不少

還好威脅度高的幾率沒有特別大

在1998年上映的美國科幻災難片《天地大沖撞》中,「畢德曼彗星」正朝著地球飛奔而來,彗星碎成了一大一小兩部分,較小的那部分彗星撞向地球,引發山崩地裂,一片世界末日的景象;而跟隨其後的大彗星給地球帶來的毀滅程度,更是遠遠超乎了人們的想像。

2020年上映的好萊塢災難大片《末日逃生》再次呈現了彗星撞向地球造成的重大災難場景。由此可見,人們對於宇宙中天體撞擊地球事件的憂患,警示人類需要居安思危,避免這些災難的發生。目前,撞向地球的天體大多是太陽系內部的小天體,包括小行星和彗星。小行星離太陽由近及遠可分為:近地小行星(NEOs)、主帶小行星(MBAs)、特洛伊天體(Trojans)、半人馬天體、柯伊伯帶天體(KBOs)。目前已發現超過一百萬顆小行星,其中近地小行星超過25000顆,主帶小行星更是超過50萬顆。

一般來說,與地球軌道距離小於0.3天文單位(4500萬千米)的稱為近地小行星,與地球的交會距離小於0.05天文單位(750萬千米,約20倍地月距離)、且直徑大於140米的被列為潛在威脅天體(PHO/PHA)。當小行星越過750萬千米這條「警戒線」,它就有可能撞向地球。已發現的近地小行星中,有2000多顆可能對地球構成潛在威脅。

當今對地球威脅程度最高的是於2004年發現的近地小行星(99942)Apophis(阿波菲斯)。「阿波菲斯」將於2029年4月13日從地球身邊飛掠,最近距離約為3.2萬千米;之後,2036年還會再次降臨,危險性極大。但撞擊地球的幾率也很低,遠低於0.01%。

據統計,直徑大於140米的小行星撞擊事件約3萬年發生一次;直徑大於1千米的小行星撞擊事件約100萬年發生一次;直徑大於5千米的小行星撞擊地球的情況,大約3000萬年發生一次;而直徑大於6千米的小行星撞擊地球這等規模的,上億年才可能發生一次。

除了太陽系內小天體,近年來還出現了兩位來自太陽系外的「星際訪客」:「Oumuamua(1I/2017 U1)」和彗星2I/Borisov,其中1I/ʻOumuamua被發現時其與地球軌道距離約為0.2個天文單位(大約3000萬千米)已達到近地小行星標准。未來也並不排除會有更多星際天體闖入我們太陽系,當然星際天體撞向地球的概率遠小於太陽系內的近地小天體。

圖3.太陽系小天體分布 Credit: NASA

04

對地球的撞擊事件一直在進行中

探測能力越強 發現數目越大

當撞擊地球的小行星直徑達到15米,就可能造成嚴重的人員傷亡和財產損失,比如2013年2月15日的俄羅斯車里雅賓斯克隕石事件。該事件造成了約1200人受傷、近3000座建築受損。

當小行星直徑達到25米以上,可能發生空爆,爆炸能量相當於1兆噸TNT當量,並引發火流星事件,如1908年的通古斯爆炸事件(直徑50米)、2015年泰國曼谷火星事件和2020年12月青海玉樹的火流星事件。

當小行星直徑超過140米就可能造成地區規模的破壞,引發地震和海嘯等次生災害。直徑超過1千米的小行星撞擊則可能造成全球災變,對地球環境、人類和生物圈都會產生重大影響。如果小行星直徑達到10千米,則會造成大規模物種滅絕,如6500萬年前的恐龍滅絕。

根據全球隕坑統計,已撞擊地球的小行星中直徑為140米以上的約14000顆(已發現約5000顆),40米至140米之間的大約30萬顆(發現約2600顆),直徑40米以下的估計幾百萬顆。由於地球存在活躍的地質演化活動,更多的隕擊坑在地球上已難尋蹤跡。

圖4.1988年4月至2021年3月全球火流星事件 Credit:JPL/Caltech

除了劇烈的撞擊事件,彗星的噴發、分裂產生的塵埃顆粒與地球的「親密接觸」還可能帶來壯觀的天文現象——流星雨。當彗星穿過地球運行的軌道,大量的塵埃顆粒撞入大氣層,形成流星雨。彗星的燒蝕產物成為水汽凝核,從而會影響氣候和降水。彗星隕落也會給太陽系內行星表面帶去水冰等揮發物質,這對於研究地球表面水的來源和生命起源也具有重要意義。

其實,小行星飛掠地球的事件幾乎每天都會發生,這並不是因為經過我們的近地小行星變得越來越多了,而是現在的探測能力越來越強大。分布在世界各國的國際小行星預警網(IAWN)所屬的眾多望遠鏡都在緊盯著這些危險的目標,對它們進行嚴密的監視,地基望遠鏡包括美國夏威夷的Pan-STARSS, 智利北部的LSST和位於江蘇盱眙的紫金山天文台近地天體望遠鏡等。

中科院紫金山天文台-陳向陽提供

近十年來,國際小行星深空探測任務也在如火如荼的開展,2012年我國「嫦娥二號」探測器成功飛越近地小行星圖塔蒂斯(Toutatis),2015年美國NASA「黎明號」(Dawn)完成對穀神星和灶神星這兩個太陽系最大的原初行星胚胎的環繞探測;2020年,日本的「隼鳥2號」順利完成對近地小行星龍宮(Ryugu)采樣返回任務;NASA 的「冥王號」(OSIRIS-REx)航天器也完成了對近地小行星貝努(Bennu)的探測,即將攜帶樣品返回地球。

作者 | 季江徽 中國科學院紫金山天文台研究員

審核 | 左 維 中國科學院國家天文台研究員

我們常用「火星撞地球」來形容沖突的激烈程度,但最近一則外媒報道卻告訴我們,這個用來打比方的情況可並非虛言!就在上個月月初,美國國家航空航天局 (NASA)發布消息稱,3月21日一顆體積相當於法國埃菲爾鐵塔兩倍的小行星2001 FO32將在距離地球約200萬千米的地方安全飛掠;而21日當天,該小行星也的確如預期般以安全距離掠過我們這顆藍色的星球。

但這還沒完,據稱還有大量小行星可能正在向地球沖撞過來,它們的直徑從10米到200多米不等。如果這是真的,難道地球毀滅、世界末日就近在眼前了?行星撞地球這個科幻電影里才會有的情節,竟然是真的?

01

關於要撞地球的行星

請先了解一下

太陽系由太陽及在其引力作用下圍繞它運轉的天體構成,包括八大行星及其衛星、矮行星、小行星、彗星、流星體及行星際物質。太陽系中的行星是指圍繞太陽以橢圓軌道運行、並且有足夠大的質量使其表面達到流體靜力平衡(近於球形)的天體,這些行星軌道附近的物體已通過碰撞並合與散射過程被清除。

除了熟知的八大行星,太陽系中還有一些矮行星。它們同樣圍繞太陽運轉,但其質量較小,不能夠清除其軌道附近的其他物體。太陽系內的矮行星有:冥王星、穀神星、鬩神星、鳥神星和妊神星。近年來,研究人員還根據一些柯依伯天體軌道運動特徵,推測在太陽系中可能存在「第九大行星」,但尚無觀測證實這一猜想。

圖1.銀河系與太陽系 Credit:Astronomy.com

如果我們的目光落在太陽系以外的更廣袤的宇宙空間,就會了解到,銀河系中有數千億顆恆星,而太陽只是銀河系獵戶座旋臂上一顆中小質量的主序恆星。而在浩瀚的宇宙中,還存在無數星系團,銀河系也只是滄海一粟。與太陽系類似,宇宙中很多恆星的周圍也存在行星,這些太陽系以外的行星被稱為系外行星。

目前已發現並確認的系外行星接近4700顆,這些系外行星大小各異、軌道構型多樣,構成了多姿多彩的行星世界。

02

過去、現在和將來

行星的運行軌道並非永恆

德國天文學家提丟斯和波得提出了行星同太陽的平均距離的經驗定律,即提丟斯—波得定則。該定則提出,取一數列:0,3,6,12,24,48,96,192……然後加上4,再除以10,就可以得到以天文單位(地球和太陽的平均距離為1個天文單位)表示的各個行星同太陽的近似平均距離。1781年,天文學家Herschel發現天王星差不多恰好處在定則所預言的位置上。提丟斯當時還預言,在火星和木星之間,距太陽2.8天文單位處應該還有一個行星。但是後續的觀測發現,這片區域實際是呈帶狀分布的小行星世界,即主帶小行星。

法國數學家、物理學家拉普拉斯認為,太陽系是完全穩定的。但是1994年,巴黎天文台的研究人員Jacques Laskar等人的工作第一次證明水星的軌道運動是不穩定的。他利用超級計算機進行的模擬結果顯示,未來的30億年到40億年中,木星和水星之間微妙的引力攝動作用可能導致一個難以想像的後果——太陽系內部的行星離開現在的軌道位置,金星和水星最終可能猛烈地撞在一起。這項研究工作提醒我們,行星並非總處於永恆的、有規律的軌道。它們可能變得很不穩定,即便沒有外界的影響,太陽系在未來的60億年時間里也會變得雜亂無章。

圖2.行星形成的核吸積碰撞過程 Credit:Rebecca Boyle,Nature,2018

太陽系的誕生和演化過程本身也充滿了動盪,在行星形成和生長的階段,太陽系中會發生劇烈的碰撞和散射過程。外太陽系的四顆巨行星也曾經發生過大幅度的軌道遷移,擾亂了內外太陽系中諸多小天體的運動,影響了內太陽系類地行星的演化,最終重塑了整個太陽系。

此外,月球表面的撞擊坑也是太陽系形成後期「暴力事件」的見證。科學家們通過分析阿波羅任務帶回的月球樣品發現,月球在大約39億年前似乎頻繁遭受了各種小天體的撞擊——這就是月球 歷史 上著名的「晚期重度轟擊」(Late Heavy Bombardment,LHB)事件。在太陽系形成晚期,這些天體碰撞事件非常普遍,今天我們可以看到內太陽系的水星或大行星的衛星也可能是共同「受害者」。

03

撞地球的高危分子真不少

還好威脅度高的幾率沒有特別大

在1998年上映的美國科幻災難片《天地大沖撞》中,「畢德曼彗星」正朝著地球飛奔而來,彗星碎成了一大一小兩部分,較小的那部分彗星撞向地球,引發山崩地裂,一片世界末日的景象;而跟隨其後的大彗星給地球帶來的毀滅程度,更是遠遠超乎了人們的想像。

2020年上映的好萊塢災難大片《末日逃生》再次呈現了彗星撞向地球造成的重大災難場景。由此可見,人們對於宇宙中天體撞擊地球事件的憂患,警示人類需要居安思危,避免這些災難的發生。目前,撞向地球的天體大多是太陽系內部的小天體,包括小行星和彗星。小行星離太陽由近及遠可分為:近地小行星(NEOs)、主帶小行星(MBAs)、特洛伊天體(Trojans)、半人馬天體、柯伊伯帶天體(KBOs)。目前已發現超過一百萬顆小行星,其中近地小行星超過25000顆,主帶小行星更是超過50萬顆。

一般來說,與地球軌道距離小於0.3天文單位(4500萬千米)的稱為近地小行星,與地球的交會距離小於0.05天文單位(750萬千米,約20倍地月距離)、且直徑大於140米的被列為潛在威脅天體(PHO/PHA)。當小行星越過750萬千米這條「警戒線」,它就有可能撞向地球。已發現的近地小行星中,有2000多顆可能對地球構成潛在威脅。

當今對地球威脅程度最高的是於2004年發現的近地小行星(99942)Apophis(阿波菲斯)。「阿波菲斯」將於2029年4月13日從地球身邊飛掠,最近距離約為3.2萬千米;之後,2036年還會再次降臨,危險性極大。但撞擊地球的幾率也很低,遠低於0.01%。

據統計,直徑大於140米的小行星撞擊事件約3萬年發生一次;直徑大於1千米的小行星撞擊事件約100萬年發生一次;直徑大於5千米的小行星撞擊地球的情況,大約3000萬年發生一次;而直徑大於6千米的小行星撞擊地球這等規模的,上億年才可能發生一次。

除了太陽系內小天體,近年來還出現了兩位來自太陽系外的「星際訪客」:「Oumuamua(1I/2017 U1)」和彗星2I/Borisov,其中1I/ʻOumuamua被發現時其與地球軌道距離約為0.2個天文單位(大約3000萬千米)已達到近地小行星標准。未來也並不排除會有更多星際天體闖入我們太陽系,當然星際天體撞向地球的概率遠小於太陽系內的近地小天體。

圖3.太陽系小天體分布 Credit: NASA

04

對地球的撞擊事件一直在進行中

探測能力越強 發現數目越大

當撞擊地球的小行星直徑達到15米,就可能造成嚴重的人員傷亡和財產損失,比如2013年2月15日的俄羅斯車里雅賓斯克隕石事件。該事件造成了約1200人受傷、近3000座建築受損。

當小行星直徑達到25米以上,可能發生空爆,爆炸能量相當於1兆噸TNT當量,並引發火流星事件,如1908年的通古斯爆炸事件(直徑50米)、2015年泰國曼谷火星事件和2020年12月青海玉樹的火流星事件。

當小行星直徑超過140米就可能造成地區規模的破壞,引發地震和海嘯等次生災害。直徑超過1千米的小行星撞擊則可能造成全球災變,對地球環境、人類和生物圈都會產生重大影響。如果小行星直徑達到10千米,則會造成大規模物種滅絕,如6500萬年前的恐龍滅絕。

根據全球隕坑統計,已撞擊地球的小行星中直徑為140米以上的約14000顆(已發現約5000顆),40米至140米之間的大約30萬顆(發現約2600顆),直徑40米以下的估計幾百萬顆。由於地球存在活躍的地質演化活動,更多的隕擊坑在地球上已難尋蹤跡。

圖4.1988年4月至2021年3月全球火流星事件 Credit:JPL/Caltech

除了劇烈的撞擊事件,彗星的噴發、分裂產生的塵埃顆粒與地球的「親密接觸」還可能帶來壯觀的天文現象——流星雨。當彗星穿過地球運行的軌道,大量的塵埃顆粒撞入大氣層,形成流星雨。彗星的燒蝕產物成為水汽凝核,從而會影響氣候和降水。彗星隕落也會給太陽系內行星表面帶去水冰等揮發物質,這對於研究地球表面水的來源和生命起源也具有重要意義。

其實,小行星飛掠地球的事件幾乎每天都會發生,這並不是因為經過我們的近地小行星變得越來越多了,而是現在的探測能力越來越強大。分布在世界各國的國際小行星預警網(IAWN)所屬的眾多望遠鏡都在緊盯著這些危險的目標,對它們進行嚴密的監視,地基望遠鏡包括美國夏威夷的Pan-STARSS, 智利北部的LSST和位於江蘇盱眙的紫金山天文台近地天體望遠鏡等。

中科院紫金山天文台-陳向陽提供

近十年來,國際小行星深空探測任務也在如火如荼的開展,2012年我國「嫦娥二號」探測器成功飛越近地小行星圖塔蒂斯(Toutatis),2015年美國NASA「黎明號」(Dawn)完成對穀神星和灶神星這兩個太陽系最大的原初行星胚胎的環繞探測;2020年,日本的「隼鳥2號」順利完成對近地小行星龍宮(Ryugu)采樣返回任務;NASA 的「冥王號」(OSIRIS-REx)航天器也完成了對近地小行星貝努(Bennu)的探測,即將攜帶樣品返回地球。

作者 | 季江徽 中國科學院紫金山天文台研究員

審核 | 左 維 中國科學院國家天文台研究員

本文由「科學辟謠平台」(ID:Science_Facts)出品,轉載請註明出處。

Ⅳ 新發現的系外行星上可以看到三個太陽,「三體」成為現實

國外的天文學家發現一顆系外行星,在這顆行星上可能同時可以看到三個太陽升起的奇觀。難道科幻小說中的「三體」系統真的在現實宇宙中出現了嗎?




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