{教育快讯}《流浪地球》里的科学故事

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新闻背景

元旦，中国科幻电影《流浪地球》在竞争激烈的春节期间登陆各大影院，夺得票房冠军。影片根据刘同名科幻小说改编，讲述了一个发生在不久的将来的故事:太阳正在迅速衰老，红巨星随时有可能进入膨胀阶段，地球将被吞噬。在这个紧要关头，为了地球人民的生存，地球上的联合共和国作出了一个紧急决定，在地球上建造数万个重核聚变行星发动机，每个发动机产生数千亿吨的推力，把地球当作一艘巨大的宇宙飞船，离开现有的轨道，驶向太阳系中最近的恒星——比邻星，从而开始了长达2500年的星际之旅。

今天，我们来谈谈电影中涉及的一些科学故事，这很有趣。

孙蝶什么时候出发？

太阳诞生于大约50亿年前的一次星云坍缩，随后是太阳系的其他行星。太阳提供的能量来自于其中心氢的成核反应，就像太阳内部大量的氢弹爆炸一样。根据现有数据，这种成核反应总共会持续100亿年左右，所以太阳可以燃烧50亿年左右。

在小说《流浪地球》中，科学家发现太阳异常，预言太阳将进入红巨星膨胀阶段，在未来几百年内将淹没地球轨道。红巨星是恒星燃烧到后期的短暂不稳定阶段。然而，人类学家估计，由于周围环境的各种变化，人类在地球上仍然可以生存大约200万年。而物理学家霍金就更悲观了，因为人类利用能源效率低下，预测需要考虑几百年后离开地球。

在某一时刻，地球在被淹没之前，已经移出了太阳系的宜居区域，不再适合生命存在。相反，到那时，火星将完全进入宜居区。

比邻星是可能的目的地吗？

半人马座比邻星半人马座比邻星是除太阳以外离地球最近的恒星，距离我们4.2光年。如果有“流浪地球”计划，地球真的会在比邻星半人马座附近流浪。那里的环境适合人类生存吗？

根据哈勃和其他强大的望远镜对比邻星半人马座所做的许多观察，我们仍然可以对这颗恒星了解很多。半人马座比邻星的质量只有太阳质量的七分之一，属于红矮星，亮度低于太阳。

1999年刘写《流浪地球》的时候，人们还不知道半人马座比邻星周围是否有行星。2016年底，天文学家和公众对欧洲南方天文台发现“暗红点”感到非常兴奋。科学家在半人马座比邻星周围发现了一颗与地球非常相似的行星，其质量约为地球的1.3倍，公转周期为11.2天，位于半人马座比邻星的宜居区。天文学家用一个叫做“地球相似性指数”的参数来描述这颗行星与地球的相似性，“暗红点”的相似性指数高达86%。

即便如此，这颗行星的一些性质仍然与地球相差甚远。因为半人马座比邻星的质量比太阳低很多，所以半人马座比邻星周围的宜居区域也相应的更靠近中心星。而且因为它们非常接近，天文上会出现一个非常普遍的现象——潮汐锁定。潮汐锁定使得行星只有一侧面对中心恒星。在某种程度上，这和我们熟悉的月亮很相似。我们只能看到月亮的一面。所以行星总是面对中心星的一边会很热，而另一边会很冷。

在潮汐锁定之外，还有一个更重要的问题，那就是中心恒星的频繁爆发。半人马座比邻星的质量虽然比太阳小，但它的爆发频率和释放的能量却比太阳大得多。半人马座比邻星接收到的紫外线辐射比地球上用来杀灭病菌的紫外线辐射高出100多倍，这对地球上的生命来说是一场灾难。更糟糕的是，一旦潮汐锁定，按照现有理论，行星产生磁场的可能性会非常小。如果强烈的恒星风继续吹，即使行星上有大气，也会在恒星风的作用下逐渐逃逸消失。

基于以上对半人马座比邻星环境的推测，半人马座比邻星可能不是一个非常适合流浪地球的目的地。或许，随着科技的飞速发展，人类也可以找到除了太阳之外的另一颗恒星，它离地球更近，周围是一片“地球相似指数”很高的宜居区域。