《SPACE ENGINE 太陽系附近的潛在宜居世界》是我做過的最長的視頻，一共長達35分40秒。由于這個視頻太難做了，只能分成兩部分做，這就是為什么你們會看到兩個視頻。原本這個視頻的標題叫做《SPACE ENGINE 宇宙綠洲——太陽系附近的潛在宜居行星》，做完上半部分發(fā)現(xiàn)用“宇宙綠洲”來描述視頻中的行星好像不太準確（大部分視頻中的行星有可能是一片荒蕪之地，而不是“綠洲”），于是改成了現(xiàn)在這個名字。

做這個視頻的想法來源是【KOSMO】太陽系之外有什么？當時搬運這個視頻覺得講太陽系周圍行星系也許會有人看，于是就想做比這個視頻更近一步的內(nèi)容：專門談談太陽系周圍恒星系中位于宜居帶的行星。風格就參照油管大佬melodysheep做過的《宇宙奇觀：異星世界之旅》。在做上半部分時，我才發(fā)現(xiàn)為什沒有人去做這種類型題材的內(nèi)容。原因之一就是有關這些系外行星的數(shù)據(jù)天文學家掌握的并不多，并不能得出一些精確的結(jié)論。就比如說被一些營銷號吹爆的一顆距離地球最近的行星：比鄰星b，天文學家目前只知道關于它的兩個確切數(shù)據(jù)：公轉(zhuǎn)周期和與母恒星的距離。由于從地球上無法觀測到這顆行星凌日，所以無法用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡去觀測它是否存在大氣。這顆行星真實的狀況究竟是什么樣？只能等有朝一日，人類的探測器飛到比鄰星時才能揭曉。關于這顆行星的具體研究可以去油管看一個名叫Launch Pad Astronomy的youtuber的這期視頻：Could life exist around red dwarf stars?（該youtuber在B站也有賬號，名叫@LaunchPad天文。不過我說的這個視頻作者沒有搬運過來）。

第二的原因是位于太陽系周圍恒星系中宜居帶的行星大部分都是圍繞紅矮星運行的行星。結(jié)合第一個原因就是視頻中所出現(xiàn)的行星類型是單調(diào)的從而導致內(nèi)容沒有什么講的，位于紅矮星宜居帶中的行星都是一樣的套路：母恒星脾氣暴躁，行星被潮汐鎖定。于是這個視頻的內(nèi)容定位由一開始像《宇宙奇觀：異星世界之旅》中的那樣展示宇宙風景的視頻變成一個看似展示宇宙風景，實則探討紅矮星系統(tǒng)中宜居性問題的視頻。這種長篇大論系談外行星的視頻在油管上并不少，但在B站還是頭一回有。因為這個視頻中的畫面大部分都來自一個叫做SPACE ENGINE的游戲中，所以我在標題加上了“SPACE ENGINE”。

B站的觀眾也許更喜歡展示宇宙風景的而不是解釋宇宙風景的視頻。所以做這類視頻流量注定不高。但為了講大熱的Trappist-1行星系，我有始有終地把下半部分給做出來。在做Trappist-1行星系部分視頻時，我放棄了剪輯NASA制作的有關Trappist-1視頻，而是用SPACE ENGINE來模擬視頻所要的畫面。原因就是我做視頻的理想之一就是能像melodysheep獨自做出視頻畫面而不是去剪輯別人視頻的畫面，其次突然剪輯NASA制作的Trappist-1視頻與我的視頻畫面不一定匹配。這使得我的這個視頻成為NASA和melodysheep之后，再一次系統(tǒng)的描繪Trappist-1行星系景象的視頻。在查閱Trappist-1行星系相關資料后，我發(fā)現(xiàn)這個行星系并沒有melodysheep所展示的那么美好。Trappist-1是一顆具有中度到高度的恒星活動，釋放極紫外線輻射足以周圍行星的大氣層消失殆盡。更糟糕的是，這種狀態(tài)可能持續(xù)了數(shù)億年至20億年。在這么久的時間內(nèi)，即使周圍的7顆行星曾經(jīng)擁有宜居的環(huán)境，比如存在大氣和水，也會蕩然無存。Trappist-1行星系缺乏向行星后期輸送水的彗星，這些行星一旦早期失去宜居的物質(zhì)，后期就很難得到補充。這意味著Trappist-1行星系的七顆行星都有可能成為不毛之地的死星。

就向之前的文章中我所說：我本人并不是科學家，并不能通過科學研究得出結(jié)論。我只是科學研究結(jié)論的搬運工。所以視頻中的一些結(jié)論來都不是我亂講的，即使引用的不合理，它們也是來自維基百科和谷歌學術中的論文。下面我將給出視頻中的一些結(jié)論的出處。

——“羅斯128b可能位于宜居帶的內(nèi)邊緣，在這顆行星上，永晝和永夜都會產(chǎn)生更多更強的颶風?！?/p>

這個結(jié)論來自于《Hurricanes on tidally locked terrestrial planets: fixed surface temperature experiments（潮汐鎖定類地行星上的颶風：固定表面溫度實驗）》。這篇論文探討了 M 型主序星周圍被潮汐鎖定的類地行星形成颶風的可能性和條件，作者發(fā)現(xiàn)颶風可以在行星上形成，但不是在所有行星上。對于老年M型主序星宜居帶內(nèi)側(cè)邊緣的行星，晝夜兩側(cè)的颶風數(shù)量更多，強度更大。對于位于宜居帶中央和外側(cè)的行星，形成颶風的可能性很低。只有當大氣成分與地球相似時，基于地球的颶風理論才適用于潮汐鎖定行星。然而，如果大氣比 H2O 輕，則很難產(chǎn)生颶風。

——“……厚厚的水云產(chǎn)生將增加行星的反照率并降低地表溫度，這意味著更高的日照會帶來更強的對流，因此會產(chǎn)生更高的反照率。這一穩(wěn)定的氣候反饋會減少甚至完全扭轉(zhuǎn)晝夜面的溫差對比?！?/p>

這個結(jié)論來自于《STABILIZING CLOUD FEEDBACK DRAMATICALLY EXPANDS THE HABITABLE ZONE OF TIDALLY LOCKED PLANETS（穩(wěn)定的云反饋極大地擴大了潮汐鎖定行星的宜居帶）》。這篇論文研究了云如何影響 M 型主序星周圍潮汐鎖定行星的氣候和宜居性，研究發(fā)現(xiàn)由于穩(wěn)定的云反饋，潮汐鎖定行星可以在兩倍于以前研究發(fā)現(xiàn)的恒星通量的條件下宜居。這極大地擴展了宜居帶，使圍繞紅矮星運行的宜居行星的頻率增加了大約一倍。在高恒星通量下，強對流會在日下點位置附近產(chǎn)生厚厚的水云，從而大大增加行星的反照率并降低表面溫度。較高的日照會產(chǎn)生較強的日下點對流，從而提高反照率，使這一現(xiàn)象成為穩(wěn)定氣候的反饋。日下點的云層還能有效阻擋地表的外射輻射，減少甚至完全逆轉(zhuǎn)永晝和永夜的熱輻射對比。

——“GJ 357 d的大氣和表面溫度取決于其大氣組成和地質(zhì)活動?！?/span>

這個結(jié)論來自于《The Habitability of GJ 357d: Possible Climate and Observability（GJ 357d的宜居性：可能的氣候和可觀測性）》。論文描述了一個由三顆行星組成的系統(tǒng)，圍繞附近的M?型主序星運行，其中一顆（GJ 357 d）位于宜居帶，可能有液態(tài)水和適合生命存在的氣候。作者模擬了GJ357 d維持表面宜居性的可能條件，并展示了行星模型以及GJ357 d的一系列模型（從水世界到類地行星模型）的合成透射、反射和發(fā)射光譜。如果采用與地球類似的排氣速率（地球內(nèi)部釋放氣體的速率），GJ 357 d 將是一個冰凍的巖石世界；然而，如果像地球上那樣通過地質(zhì)循環(huán)調(diào)節(jié)二氧化碳濃度，隨著二氧化碳含量的增加，行星模型將顯示出溫和的地表條件。

——“這意味著行星上的植物無法獲得足夠的光子來維持高效率的有氧光合作用，這將導致生物生產(chǎn)力低下，產(chǎn)生的氧氣無法在大氣中積累到可檢測水平，同時也抑制了高等生命出現(xiàn)的可能”。

這個結(jié)論來自于《Photosynthesis on habitable planets around low-mass stars （低質(zhì)量恒星周圍宜居行星的光合作用）》。這篇論文也在我的這個視頻中【行星檔案館?深入解析】紅矮星周圍可能存在生命嗎？被引用過。該論文研究了低質(zhì)量恒星周圍潮汐鎖定行星上光合作用的困難或不可能性。結(jié)論是圍繞小于0.2倍太陽質(zhì)量的運行的行星可能在400~750納米的光合作用有效范圍內(nèi)接收不到足夠的光子來維持類似地球的生物圈。由于生物生產(chǎn)力較低，在圍繞低質(zhì)量恒星運行的宜居行星的大氣中，生物分子氧很可能不會積累到可探測的水平【小于0.13倍太陽質(zhì)量的安靜的恒星更有可能擁有缺氧大氣的宜居行星，這是因為通過含氧光合作用在大氣中建立氧氣的過程受到了抑制。大于0.13小于0.21倍太陽質(zhì)量的恒星預計會擁有宜居行星，其中大氣中氧氣的積累是可行的，但達到現(xiàn)代地球的水平需要的時間尺度可能要長得多（可能超過宇宙的年齡），而且預測整體的生態(tài)系統(tǒng)中保留的碳量（NPP）要比地球的小。只要光子限制是唯一的決定因素，理論上質(zhì)量大于0.21倍太陽的恒星周圍的宜居行星能夠維持與地球相同生產(chǎn)力的生物圈】。

——“耀斑會使恒星變得更亮，從而使光合作用效率得到提高……行星上的生命也許能發(fā)展出某種保護自己免受耀斑傷害的機制”

這個結(jié)論來自于1.《Photosynthesis on a planet orbiting an M dwarf: enhanced effectiveness during flares（圍繞 M ?型主序星運行的行星上的光合作用：耀斑期間的效率增強率）》&

2.《Efficiency of the oxygenic photosynthesis on Earth-like planets in the habitable zone（位于宜居帶的類地行星上有氧光合作用的效率）》。

論文1研究了M?型主序星耀斑期間周圍行星上的光合作用效率的增強率，研究結(jié)論是M?型主序星光合作用的效果比地球上要差得多，因為它們發(fā)出的可見光較少，紫外線較多，而紫外線會破壞光合色素。對于一顆中M光譜類型的耀斑恒星來說，在母恒星的宜居帶中的光合作用效能要比地球上的低 10 倍。而對于一顆具有晚期M型光譜型的耀斑恒星來說，光合作用的有效性要比地球上小100倍或更多。其次，利用耀斑期間入射到 宜居帶中行星上的光子，光合作用效能會比靜態(tài)值增加 5-20 倍。對于中期M光譜型的耀斑恒星，耀斑期間的光合作用效率可以增加到地球數(shù)值的50-60%。然而，對于一顆晚期M型耀斑恒星來說，即使在耀斑期間，光合作用的有效性仍然比地球上的小幾乎一個數(shù)量級。因此，地球上接收到足夠光合作用有效光子（例如）在?3?個月內(nèi)完成的生長季節(jié)，在耀斑星行星上則需要大約?5?年時間。論文還提出，對于?M?矮星上的生命來說，恒星活動周期（決定耀斑的頻率和強度）可能比軌道周期對生物節(jié)律更為重要。與薩根（Sagan，1973）關于恒星耀斑對生命負面影響的悲觀結(jié)論相反，這篇論文提出相反的結(jié)論可能值得探索：耀斑可能在驅(qū)動 M型主序星周圍宜居帶的行星上的光合作用中發(fā)揮重要作用。

論文2的作者根據(jù)母恒星的類型和距離，估計行星從適合有氧光合作用的波長范圍內(nèi)的輻射中獲得的光能和有用功。 他們使用理論模型計算了有效溫度在 2600 ~ 7200 K 之間的主序星的數(shù)量，其中包括銀河系中的大多數(shù)恒星。 作者還將他們的結(jié)果與一小部分已知類地行星的估計值進行了比較。論文發(fā)現(xiàn)，溫度越高的恒星，有氧光合作用的效率越高，因為它們發(fā)出更多的可見光和更少的紫外線，而紫外線會損害光合色素。 論文還發(fā)現(xiàn)，效率取決于恒星與行星的距離，這決定了行星接收到的輻射量。 該論文的結(jié)論是，低溫恒星周圍系外行星上的生物圈可能普遍受到光子的限制，這意味著它們沒有足夠的光能來支持復雜的生命。

在制作這個視頻的過程中，我還發(fā)現(xiàn)一個叫做“One Million Stars“的網(wǎng)站。在這個網(wǎng)站上，你可以在上面看星星，甚至還可以像《三體》中的云天明一樣買下一顆星星送給自己暗戀的心上人。