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小蜜蜂

太阳系附近,哪个恒星系是最有优先殖民价值的?



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我觉得是ε Eridani(天苑四)τ Ceti(天仓五),原因见下面的分析说明。

先不谈经济性、技术可行性等,就先谈目标选择本身。恒星是行星系的中心,恒星本身的特性直接影响其行星系统里的宜居性——恒星好比是地基也是供电,行星好比是居住单元房间,如果供电断了、地基垮塌了,那户型再好、装修的再舒服也没用。另外注意现有技术也很难发现类地行星,已经发现的太阳系外行星绝大多数是超过木星的大块头,所以有很多恒星其行星尚未被发现因此必须先确定什么类型的恒星适合作为人类新的太阳,而不是看发现了多少行星。

不啰嗦一大堆理论什么的,下面就先放两张图,直观的感受一下。

恒星的基本分类,这张图是我自己汉化标注的,原图来自ESO官网。

恒星的演化,来自钱德拉X射线太空望远镜官网

虽然恒星质量越大发光越亮、能量越强,但寿命也越短。而且超新星爆发、伽马射线暴、黑洞、脉冲星等可怕现象只存在大质量恒星上。谁都不希望新到一颗恒星周围定居后不到一亿年就猛烈炸了,比原来的太阳还短命多。这等于是花高价背几十年、上百年的房贷买了一套寿命很短的豆腐渣工程房子,所以大块头的蓝巨星阳们不是合适的目标。选恒星应当选小质量恒星,这样寿命长、安全耐用。幸运的是太空中小质量恒星比大质量恒星多的多。

那是不是恒星质量越小越好?也不是,因为质量最小的M型主序星也就是红矮星们虽然寿命很长很长,通常(取决于具体质量)也不会像太阳那样膨胀成红巨星、更不可能超新星爆发,只会慢慢的变暗持续燃烧上万亿年变成蓝矮星最后是白矮星。

但是红矮星因为能量太弱光太暗,所以宜居带(恒星周围温度能让水维持液态的区域)离恒星本身太近,这距离引力的影响就大了。会给行星带来潮汐锁定,一面永远朝着恒星,另一面永远黑暗。没有日夜交替,是一面冰一面火的严酷世界。只有明暗线附近温度尚可。不过巨大的温差会导致大气狂暴的流动,可能有猛烈的风暴。潮汐力可能还会带来潮汐加热,太阳系满身火山的木卫一就是潮汐加热带来的结果。我不觉得这样一个不是冰冷就是火热、刮着强风暴、可能还火山、地震频繁的世界适合居住。

更重要的是红矮星还有个风险——耀斑爆发频繁而且比太阳强烈多,想象一下猛烈的X射线和带电粒子流等电离辐射时不时的爆发,活着胆战心惊啊。这些强辐射不但对生物是致命的,对电子设备也有破坏性影响,在跟行星磁场交互后影响威力堪比EMP。离恒星近更是大大增加了耀斑爆发造成的危害。当然喜欢观赏极光的可能很爽,会特别明亮绚丽,不过那危险环境下我想也没人有心思看风景。还有红矮星本身的光色太偏红,我想没人喜欢平时像是充胶卷的暗房一样弄盏红灯当主照明光源吧。

所以红矮星虽然寿命很长,不会炸。但是潮汐锁定问题、潮汐加热问题、强耀斑问题、光色问题等带来的麻烦和风险使得红矮星并不舒适安全。这好比是一个容易被洪水淹的坚固山洞里住一样。

所以我觉得K型主序星也就是橙矮星最适合人类殖民,K型主序星质量比太阳所属G型主序星小,但比M型主序星大。寿命也比太阳长的多,最长可达300亿年,是太阳的三倍。同时没有宜居带小过于靠近恒星导致的潮汐锁定、潮汐摩擦加热问题,耀斑活动通常也比M型主序星温和多。橙黄色的光也能接受适应,没M型那么红的难受。

问题强调是太阳系附近,那看看太阳系周围有多少K型主序星,下面几张表格是距离太阳21光年内的恒星。

由上述表格可见位于波江座的ε Eridani(天苑四)是距离太阳最近的K型主序星,才10.7光年——假设用能达到光速30%的纯反物质推进飞船,那不考虑加减速时间,也就不到36年。用10%光速的聚变飞船,也就100多年。由于K型主序星演化和G型主序星一样慢慢变亮膨胀。从表格上其亮度和质量关系的看天苑四还非常年轻,可用寿命很长

更重要的是目前已经发现天苑四有两条宽阔的小行星带和一个尘埃盘见上图。这证明天苑四系统不缺物质。因为星尘、小行星包括“星子”或者说原行星(类似灶神星)是行星形成的原料,所以我觉得随着技术的进步未来很可能会在天苑四发现类地岩石行星。

目前已经发现天苑四系统疑似存在两颗行星但尚未确认。其中一颗质量比木星大,另一颗比海王星大,都不可能是类地行星,不过气体巨行星大气里的氘和氦3是很好的聚变燃料,强磁场下的物质和宇宙射线的相互反应也能产生并且俘获反质子成为潜在反物质来源。其卫星可能也有开发、居住价值。

就算没发现宜居行星,天苑四系统那么多小行星也能让人类活的很好。小行星资源丰富重元素包括贵金属、铀和钍那样的裂变材料、镍钨钽铪等耐高温的高强度金属都不会因为地质运动而大部分沉到地核里,容易获得。并且引力地,起降方便,开采也不需要重型机械。用小行星资源能建立一系列舒适的通过旋转产生模拟人工重力的巨型太空城市,安置数以万甚至几十万计的人类生活和工作。

至于其他候选目标,我简单的选几个说一下。

最热门也是最近的比邻星是一颗M型主序星,红矮星的风险前面说过了。它的其他两颗伴星是G型恒星,一颗比太阳更大更亮,寿命更短(α Centauri A)。另一颗(α Centauri B)相对小一点,不过因为也是G型主序星加上是多星系统,也没天苑四那么丰富的小行星资源,我个人不怎么看好。

61 Cygni A和B是第二、第三近的K型主序星,A星耀斑强烈,B星还好,质量比天苑四更小更长寿。不过因为是双星系统,加上缺乏丰富的小行星资源、产生行星的潜力以及距离更远。我个人也不怎么待见。

距离太阳11.2光年的ε Indi也是一颗K型主序星,目前已经发现有2颗褐矮星(介于恒星和气体巨行星行星之间的天体,能暂时微弱的核聚变燃烧氘和锂)和一颗气体巨行星。由于尚未发现碎片盘、尘埃盘、小行星带更不用说岩石行星,这就让ε Indi的潜力和价值大打折扣。

距离11.9光年的τ Ceti(天仓五)可能也不错,这是一颗G型主序星,质量比太阳小,寿命比太阳长。更重要的是天仓五已经发现了多颗行星以及一个碎片盘(小行星带),这很诱人。但是已知其年龄比太阳大,可用寿命很可能还不如我们的太阳。

距离15光年的Groombridge 1618虽然也是K型主序星,但是已经发现耀斑活跃,加上物质不够丰富,目前只疑似发现一颗气体巨行星和一个不大的碎片盘(也可能是尘埃盘),所以我也不怎么待见。

所以我个人强烈推荐距离10.7光年的ε Eridani(天苑四)和距离11.9光年的τ Ceti(天仓五)。

至于价值、技术、动机等又是另一回事了,可参见一下我这个被收录的回答。

10月23日更新

关于M型主序星(红矮星)补充一篇NASA的报道,观测和研究表明红矮星的超强耀斑能严重影响甚至剥离行星的大气,给生命带来巨大麻烦。

原文链接见下:

所以想移民比邻星(属于红矮星)周围行星的还是别做梦了。

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