哥白尼告訴我們,地球不是宇宙的中心,只是圍繞太陽轉的小石塊,哈勃告訴我們,太陽也不是宇宙的中心,它只是銀河系中一顆普通的黃矮星,更讓人沮喪的是,當天文學家繪制出銀河系的地圖時,我們發(fā)現:太陽系竟然位于一個極不起眼的“偏遠角落”。
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我們不在銀河系繁華璀璨的核心,也不在壯麗的旋臂主干上,而是躲在兩條旋臂之間一個名為“獵戶座支臂的犄角旮旯里,距離銀河系中心足足有 2.6 萬光年,如果把銀河系比作繁華的北京市,那太陽系大概就在遠郊的某個不知名村落里。
這種“邊緣感”曾讓人類感到孤獨和被遺棄,然而隨著近幾十年來天體物理學的飛速發(fā)展,尤其是隨著蓋亞衛(wèi)星對數十億顆恒星數據的分析后,科學家們的態(tài)度發(fā)生了 180 度的大反轉,這種“偏僻”,不是流放,而是保護。
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如果太陽系當初真的生在了銀河系的“市中心”或者“主干道”,人類文明恐怕連誕生的機會都沒有,早在幾十億年前就被宇宙的暴力抹除得干干凈凈。
很多人羨慕銀河系中心的璀璨,在那里的夜空,星星的密度是太陽系周圍的數百萬倍,如果地球位于銀河系中心,夜晚將亮如白晝,你隨手拿一本書都能借著星光閱讀,聽起來很浪漫?不,那是核輻射的地獄。
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在太陽附近,恒星之間的平均距離是 4-5 光年,而在銀河系核心,恒星之間的距離可能只有幾個“光周”甚至更短,這種極高的密度意味著頻繁的恒星近距離相遇。
如果太陽在那里,其他恒星會經常從太陽系旁邊擦肩而過。巨大的引力擾動會瞬間把地球甩出軌道,或者把奧爾特云里的幾億顆彗星像雨點一樣扔向地球,地球將面臨每隔幾百年一次的“恐龍滅絕級”撞擊。
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銀河系中心的黑洞人馬座A*,是一顆 400 萬倍太陽質量的超大質量黑洞,雖然它現在比較安靜,但在過去的幾十億年里,它曾多次爆發(fā)。它吞噬物質時釋放的 X 射線和伽馬射線暴,足以剝離幾千光年內所有行星的大氣層。
中心區(qū)域也是老年恒星的墓地和中子星的聚集區(qū),那里的高能輻射背景值比我們這里高出成千上萬倍。碳基生命在那里,就像把雪糕扔進了煉鋼爐。
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既然中心太危險,那我們是不是搬得越遠越好?搬到銀河系的最外層去?
也不行。
這就涉及到了天文學上的一個關鍵概念:金屬豐度,在天文學家眼里,宇宙只有三種元素:氫、氦、以及金屬,生命和巖石行星的誕生,極其依賴“金屬”,鐵、鎳、硅: 構成了地球的地核和地幔,碳、氮、氧、磷: 構成了我們的身體和 DNA。
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這些重元素不是憑空產生的,它們是上一代大質量恒星通過核聚變極其痛苦地“煉”出來的,最后通過超新星爆炸撒向宇宙,銀河系的中心區(qū)域,恒星生生滅滅,重元素極其豐富,而銀河系的外圍邊緣,主要是宇宙誕生初期遺留下來的原始氫氣和氦氣。
如果在銀河系邊緣誕生一顆恒星,它周圍的盤狀物質里根本沒有足夠的鐵和硅來凝聚成巖石行星,那里可能只有巨大的氣體行星,或者干脆就是光桿司令,沒有巖石大地,沒有復雜的化學元素,生命也是無本之木。
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所以,我們不能太近,也不能太遠,科學家提出了“銀河系宜居帶”的概念,這是一個環(huán)形的區(qū)域,距離中心大約 2.3 萬到 3 萬光年,我們的太陽,正好位于這個環(huán)帶的正中央。
僅僅待在宜居帶里還不夠,最致命的威脅來自于銀河系的結構,你看銀河系的照片,那四條明亮的、旋轉的手臂,非常壯觀,但你要知道,旋臂之所以明亮,是因為那里是恒星的產房,也是死亡的刑場。
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旋臂本質上是“密度波”,氣體在這里被壓縮,通過引力坍縮形成無數新恒星,這其中,包括了大量壽命極短、亮度極高的藍巨星,這些巨星雖然亮,但脾氣極差它們會在幾百萬年內燃盡生命,然后發(fā)生超新星爆炸
一顆超新星在 30 光年內爆發(fā),足以摧毀地球的臭氧層,導致全球生物大滅絕,旋臂里充滿了這種不定時炸彈,對于一個想要演化出智慧生命的行星系統(tǒng)來說,絕對不想把家安在戰(zhàn)區(qū)里。
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太陽的奇跡在于它的軌道,銀河系的旋臂在旋轉,恒星也在繞中心旋轉,但兩者的速度是不一樣的,大多數恒星會頻繁地穿過旋臂,就像汽車穿過擁堵路段一樣,每穿過一次,就要面臨一次被超新星炸毀的風險,但是太陽的公轉速度竟然奇跡般地與銀河系旋臂的波速幾乎一致!
這種現象被稱為“共旋共振”,這意味著,太陽幾乎不需要穿過旋臂,我們在過去的幾十億年里,一直極其幸運地沖浪在兩條主要旋臂之間的空曠地帶,也就是獵戶座支臂,如果不是這個神級走位,地球上的生命早在寒武紀之前就被某顆超新星的伽馬射線暴給“格式化”了。
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但這種“完美的避世”帶來了一個副作用:孤獨,因為我們處在恒星密度極低的“郊區(qū)”,又躲在旋臂之外的空隙里,所以我們周圍的鄰居非常少,距離我們最近的恒星比鄰星,也要 4.2 光年,在這個距離上,任何文明的信號都會衰減到幾乎不可聞。
但這正是我們能存活至今的關鍵,幾十億年來,沒有其他恒星闖入太陽系內部。這保證了八大行星的軌道像鐘表一樣精準,也保證了地球的氣候雖然有波動,但從未徹底崩潰。
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在太陽系外圍包裹著奧爾特云,那是數以萬億計的彗星倉庫,如果周圍恒星太多,引力擾動會頻繁地把這些彗星踢進內太陽系,地球將被頻繁轟炸,正是因為周圍“沒有人”,我們的奧爾特云才如此安靜。
科學家曾推算,如果太陽位于球狀星團或者銀河系核球附近,文明生存的時間窗口可能只有幾百萬年,根本不夠演化出人類,我們之所以覺得宇宙空曠,是因為只有在空曠的地方,我們才有機會長得這么大,去思考宇宙為什么空曠。
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面對這一連串的巧合,我們不禁要問:這真的是巧合嗎?
這就引出了著名的“稀有地球假說”,也許宇宙中雖然充滿了恒星,但 95% 的恒星都位于“不宜居”的區(qū)域,要么被輻射烤焦,要么被超新星炸碎,要么因為缺乏金屬而無法形成陸地,太陽系這種“天選之地”,可能比我們想象的要稀缺得多。
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這或許解釋了費米悖論,也許外星人并不少,但大多數都在發(fā)展出星際文明之前被環(huán)境“殺死”了,只有那些像我們一樣,幸運地躲在銀河系偏遠角落、茍在旋臂縫隙里的文明,才能在這個殘酷的黑暗森林里,度過漫長的童年。
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