人類能在一個潮汐鎖定的星球上生存嗎？那里沒有我們所知道的白天和黑夜？
月球永遠(yuǎn)被潮汐鎖定于地球 NASA戈達(dá)德太空飛行中心
宇宙中充滿了各種各樣的太陽系外行星。他們中的一些獨(dú)自在太空中徘徊游蕩，在銀河系的郊區(qū)，沒有自己的太陽可以稱之為“家”。其他的屬于行星系統(tǒng)，它們是與我們自己的行星系統(tǒng)截然不同的行星系統(tǒng)。有些是圍繞多顆恒星運(yùn)行的，有些是在雙星系統(tǒng)中的，有些根本不是行星，而是因?yàn)槟承┰蚩赡芤司拥男l(wèi)星。
圍繞兩顆恒星運(yùn)行的行星，就像《星球大戰(zhàn)》的塔圖因。資料來源：NASA/JPL-Caltech
天文學(xué)家在認(rèn)為行星可能“可居住”或“類地”之前，必須考慮的某些因素：分析行星的特征、恒星的特征以及當(dāng)它穿越太陽時可能從行星收集到的任何其他信息。其中一些信息可以用來確定這顆行星是否位于理論上有可能有生命的金發(fā)地帶，以及它是否從如此近的距離繞著它的恒星運(yùn)行，以確定兩者是否被潮汐鎖定。
1潮汐鎖定到底是什么？
你有沒有注意到，無論多久，或者在白天或黑夜的什么時間，如果你抬頭看月亮，你總是看到相同的特征？你可能會覺得這很奇怪，因?yàn)槲覀冎赖厍蚶@著太陽旋轉(zhuǎn)，而月球反過來又繞著地球轉(zhuǎn)，但這并不能完全描繪出一幅完整的畫面。是的，月球繞地球旋轉(zhuǎn)，地球繞它的軸旋轉(zhuǎn)。然而，由于月球和地球僅相隔238，900英里（384，472公里），隨著時間的推移，地球重力的拉力減緩了月球的旋轉(zhuǎn)速度 - 當(dāng)兩個天體彼此靠近時，就會發(fā)生這種現(xiàn)象。
潛伏在地球朦朧大氣層上方的月亮 來源：NASA/Flickr
較小的物體旋轉(zhuǎn)時速度會減慢，直到兩個物體同步，并且由于兩個天體的引力相互作用，較小的物體在其軸上旋轉(zhuǎn)的速度與它圍繞另一個物體旋轉(zhuǎn)的速度相同—換句話說，一天的長度（當(dāng)行星在其軸心上完全旋轉(zhuǎn)時）和一年（當(dāng)行星或月亮繞太陽完全旋轉(zhuǎn)時）是一樣的。另一個詞是同步旋轉(zhuǎn)。
在足夠長的時間里，這個過程可以繼續(xù)下去，直到一顆行星和它的衛(wèi)星（或一顆行星和它的太陽）被永久地潮汐鎖定在一起，每個行星只顯示一個面。在我們的太陽系中，冥王星和卡戎處于這個位置。事實(shí)上，在大約500億年后，地球和月球也將被潮汐鎖定，月球?qū)⑼Ｖ乖谔炜罩幸苿?，并一動不動地懸掛著，再半個地球上都能看到。
2超越我們的太陽系
當(dāng)我們冒險(xiǎn)越過太陽系時，也會看到潮汐鎖定的現(xiàn)象，觀察通常圍繞比太陽更小、質(zhì)量更小的恒星運(yùn)行的系外行星。問題是，在這個循環(huán)中被捕獲的行星或外星是雙極的—一邊總是溫暖的，太陽永遠(yuǎn)不會落山，而另一邊則非常寒冷，永遠(yuǎn)在夜晚。這意味著這些潮汐鎖定的天體上存在極端的溫度變化。
潮汐鎖定的行星上的永久暮光 來源：NASA約翰遜航天中心圖像科學(xué)與分析實(shí)驗(yàn)室
僅僅根據(jù)系外行星的發(fā)現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)的許多可能支持生命存在的系外行星可能都被潮汐鎖住了。原因是我們銀河系中多達(dá)四分之三的太陽是紅矮星，或“M矮星”。這些比我們的太陽更小更涼爽。一顆圍繞M矮星運(yùn)行的行星需要離它的恒星更近才能維持生命——就像水星離太陽一樣近。在這個距離上，恒星的引力會把它拉到潮汐鎖定的軌道上。
在認(rèn)為行星"可居住"或"類似地球"時，這在某種程度上提出了一個問題，無論系外行星或系外衛(wèi)星在與太陽的距離，大小，質(zhì)量和化學(xué)成分方面與地球多么相似，潮汐鎖定的行星都帶來了很多挑戰(zhàn)：它們只是與我們已經(jīng)習(xí)慣的環(huán)境并不太相似。
3遇見終結(jié)者區(qū)
假設(shè)在一些潮汐鎖定的行星上有一塊土地可能更有利于生命：這就是所謂的"終結(jié)者區(qū)"。潮汐鎖定的系外行星大多看起來是靜態(tài)的，即使它們最終在軸上旋轉(zhuǎn)并圍繞其母星旋轉(zhuǎn)，但是，由于它們的潮汐鎖定性質(zhì)，它們只是以這種方式出現(xiàn)在外人面前”.
這種性質(zhì)的行星和衛(wèi)星與地球的晝夜體驗(yàn)大不相同。地球上一半的地方非常炎熱, 不適宜居住，而另一半則低于冰點(diǎn)，也不適合生命居住。例如，月球的陽光照射面為260華氏度（127攝氏度），而"月球的黑暗面"的溫度達(dá)到零下280華氏度（-173攝氏度）。然而，這些行星中有一部分經(jīng)歷了永恒的黃昏。這是終結(jié)者區(qū)域，白天和黑夜之間的區(qū)域，處于一種永久的暮色中。在這一地區(qū)，溫度和條件可能更有利于人類生活。
4太空眼球
如前所述，潮汐鎖定是較大天體與較小天體之間引力相互作用的結(jié)果。較大的一個傾向于拉動"近"側(cè)（或面向白天的一側(cè)）比夜間（或遠(yuǎn)端）更強(qiáng)。結(jié)果，較小的潮汐鎖定體往往略微變平，具有"潮汐凸起" - 這意味著較長的軸指向較大的行星。給定幾十億年，較大行星的引力會將潮汐隆起拉離中心，朝向較大行星的排列。不可避免地是，行星的拉力將導(dǎo)致較小的天體旋轉(zhuǎn)減速，以匹配較大天體的軌道周期。
被困在潮汐鎖定軌道上的巖石行星看起來會很不尋常。事實(shí)上，它們可能很像一個眼球?？紤]到陸地將接收更多的光和輻射，面向恒星的一面可能會相當(dāng)貧瘠。相反的半球可能會永遠(yuǎn)被凍結(jié)。在晝夜之間，是地球的一部分，"太陽"永遠(yuǎn)不會落下 - 它可能既不是非常熱也不是很冷，但正好適合公認(rèn)可能是非常奇怪的生命形式
一個類似眼球的潮汐鎖定行星來源：博：聯(lián)盟/稀有地球維基
天體生物學(xué)的一項(xiàng)研究認(rèn)為，如果這些行星中的一顆具有與地球相似的大氣層，則該行星可能能夠?qū)崃繌拿嫦蚝阈堑囊粋?cè)傳遞到夜間一側(cè)，這將有可能防止液體或大氣層被束縛在夜間的冰中。它可以使整個地球的溫度足夠穩(wěn)定，保有更多的液態(tài)水，從而存在生命。
在這些星球上的終結(jié)者區(qū)定居的人類可能能夠產(chǎn)生地?zé)崮?，使用來自夜晚的冷水和來自白天的熱水進(jìn)行某種熱反應(yīng)。
潮汐鎖定的行星軌道恒星的性質(zhì)也是一個重要因素。由于這些行星必須非常接近地圍繞它們的恒星運(yùn)行，這顆行星及其大氣層仍然受到太陽耀斑的擺布，這在紅矮星中很常見，更不用說大量的輻射了。地球需要產(chǎn)生足夠的大氣層來建立一個保護(hù)屏障，防止太陽輻射的有害影響，否則人類定居者就沒有機(jī)會了。然而，如果有了足夠的大氣層，云層覆蓋和氣流可以使終結(jié)者區(qū)適合居住，甚至可能更遠(yuǎn)的區(qū)域。
當(dāng)然，生活在一個潮汐鎖定的星球上將是一種不尋常的經(jīng)歷。想象一下，仰望天空，看到什么都沒有改變。任何可能在這些行星上進(jìn)化的智能生命形式都會與我們對宇宙的理解大不相同。即使是時間的流逝也會不同，因?yàn)樗麄兛赡苋狈円沟母拍?。然而，研究表明，為確定星球的可居住性，我們不應(yīng)該把潮汐鎖定的行星算在內(nèi)。
BY: Jaime Trosper
FY: 多瑞果
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參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.原文來自：https://interestingengineering.com/living-on-terminator-zones-of-tidally-locked-planets
本文由天文志愿文章組-多瑞果翻譯自文章作者Jaime Trosper的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除。
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