大年初一,中國科幻電影《流浪地球》登陸各大影院,成功追趕上《紅海行動》,斬獲中國電影票房總榜亞軍。電影根據著名作家劉慈欣同名科幻小說改編而來,講述了一個發生在不遠未來的故事:太陽急劇老化,隨時都有可能進入到紅巨星的膨脹階段,地球也將因此被吞噬。在此危急關頭,為了地球人的存亡,地球上的聯合共和國作出了一項緊急決定,在地球上建造上萬座重核聚變行星發動機,每個產生上百萬億噸的推力,把地球當成一個龐大的宇宙飛船,駛離現有軌道,駛向距離太陽系最近的一顆恒星——半人馬座比鄰星,從而開啟了一段長達2500年的星際旅行。
今天,我們就電影中涉及到的一些科學故事來聊一聊,也不失為一件有趣的事。
太陽什么時候會滅亡
太陽提供的能量來自于其中心氫氣的聚核反應,如同大量氫彈在太陽內部不斷爆炸,按照現有的數據估算,這種聚核反應總共將持續約100億年。所以,太陽還可以再燃燒50億年左右。
人類學家曾經估算過,因為周圍環境的各種變化,人類在地球上還可以存在大約200萬年。而物理學家霍金曾經更為悲觀,因為人類無節制、無效率地使用能源,預言幾百年后就需要考慮離開地球。
在某個時間,地球在被淹沒之前就已經移到太陽系的宜居區之外,不再適合生命存在,反而在那個時候,火星將完全進入宜居區。
比鄰星是可能的歸宿嗎
半人馬座比鄰星是除太陽之外距離地球最近的一顆恒星,距離我們4.2光年。那里的環境適合人類生存嗎?
在2016年底,歐洲南方天文臺一個名為“黯淡紅點”的發現讓天文學家和大眾都非常興奮——科學家們在半人馬座比鄰星周圍發現了一個和地球非常類似的行星,它的質量大約是地球質量的1.3倍,公轉周期為11.2天,位于半人馬座比鄰星的宜居區當中。
即便如此,這顆行星的某些性質與地球仍相差甚遠。因為半人馬座比鄰星質量遠低于太陽,所以圍繞半人馬座比鄰星的宜居區也相應地更加靠近中心恒星。又因二者非常靠近,天文學中非常常見的一種現象便會出現——潮汐鎖定。潮汐鎖定使得行星只有一面朝向中心恒星。在某種程度上,這類似于我們熟悉的月亮,我們只能看到月球的一面。所以,行星永遠朝向中心恒星的一面溫度會很高,而另外一面溫度很低。
在潮汐鎖定之外,還有一個更為重要的問題,那就是中心恒星頻繁的爆發現象。盡管半人馬座比鄰星質量比太陽質量小,但它的爆發頻率和釋放出來的能量要比太陽大得多。半人馬座比鄰星的行星上所接收到的紫外輻射,比地球上用來殺死病菌的紫外線強度還要高出100倍以上,這對于行星上的生命來說無異于一場災難。
所以,半人馬座比鄰星可能并不是一個合適的目的地。
人類是否能讓地球停止轉動
在“流浪地球”計劃中,第一步就是讓地球停止轉動,這是否可以實現?
讓我們做一個簡單的對比:一顆原子彈釋放出來的能量差不多相當于一百萬個TNT當量,而歷史上實驗過的釋放能量最強的大伊萬氫彈,釋放的能量差不多是5000萬TNT當量。地球的轉動能量大約相當于一萬億個大伊萬氫彈同時爆炸。
按照電影所說,每個行星發動機通過重核聚變能夠產生150萬億噸的推力。通過簡單計算我們可以推論,這樣一臺發動機如果能夠在赤道上持續不斷地產生反推力,那么也需要21857天(大約60年)的時間才能夠讓地球停止轉動。
一旦地球停止轉動,將會發生什么
地球停轉最直接的一個效應就是,目前地球上幾乎所有的大陸都會被海洋淹沒。原因很簡單,在地球轉動的時候,因為離心力的緣故,作為液態的海洋會朝向赤道附近聚集。所以一旦地球停止轉動,這些水會向兩極流動,從而造成大陸被淹沒。在電影當中,人類移居到了地下生活。
那么人類有可能還在地球表面生存嗎?根據動畫模擬,最終幾乎所有的大陸都會被淹沒,只剩下赤道附近的一圈超級大陸凸顯出來。
而且,因為沒有了轉動,所以地球將會有固定的一面朝向太陽,另外一面將一直處于黑夜當中,就仿佛我們在南極或者北極所經歷的極晝或者極夜那樣,因為長期得不到太陽的照射,從而溫度變得很低,不太適合生命的存在。盡管如此,“流浪地球”,這個大膽而美麗的想象值得我們向往。
(水云間薦自《北京日報》2019.2.13)