一顆被恆星潮汐鎖定的行星上會是怎樣的情景,會有可能適合生物生存么?

不是天文專業的所以不是很懂,但是因為文藝創作上的需求我想了解一下:
如果一顆行星類如地球這樣,但是和月球一樣只有一面永遠對著太陽的話,在有大氣有水的前提下,星球會是什麼樣的情況?能否有生命?

如果有一顆小很多的行星在前面擋住了一部分恆星的光照呢?這裡是我自己瞎揣摩出的一個理想的設定,但是一定很不嚴謹,甚至可能就是錯的,希望大家來給樓主解惑。
如果要符合這種一面永晝一面永暗的設定,要在什麼情況和條件下才有可能滿足孕育生物的需求?


這叫做潮汐鎖定。

對於地球生物,這會是一個非常嚴酷的環境。

首先,大氣環流不斷的把水輸送到暗面,幾乎所有的水都會在背陰面形成永久冰蓋,整個星球極度缺少液態水。

另外大氣層很薄很薄,以地球做參考,半周長達一萬公里,按現在的地球對流層高度僅十幾公里,所以靠大氣對流傳輸熱量的效率會很低,並且主要集中於晝夜交界線處,極寒和熾熱的區域會佔據絕大部分面積。

日照交界的位置,對流十分強烈,乾燥寒冷的颶風常年肆虐。

至於題主提到的小行星,只能位於第一拉格朗日點才能平衡,但是這是個不穩定的拉格朗日點,小行星很大的可能最終會變成一場隕石雨。

顯然,這樣的環境對我們熟悉的生物實在是太過苛刻,作為文學設定,個人建議,設定為地質活動較為活躍的年輕行星,火山和地熱資源豐富,火山灰增加了對陽光的反射和大氣的逆輻射,同時帶來大量的水和熱量。但是火山灰也不能太多,化學能自養生物不足以長期支撐一個足夠大的生物圈,還是得靠光合作用。另外地熱活動可以保證一定的地下水位,在合適的地方形成湖泊。另外由於強大的蒸騰作用,儘管很難形成足夠規模的地表徑流,一些湖泊還是能夠富集足夠濃度的礦物質,這對生命的產生非常重要。但是這些湖泊會很短命,因此生物的進化可能是斷續的。這樣一來,背景設定就豐富多了。

======================再來補充點====================================

昨天提的模型有個bug,達到潮汐鎖定一般需要足夠的時間——即使距離恆星並不遠。這樣行星就很難是「年輕」的了。可以有三個設定來打補丁,供題主選擇。

一個是行星經歷過很巧合的撞擊,喪失了大部分角動量,以至「恰好」的形成了潮汐鎖定。個人不太喜歡這個設定,似乎太刻意了。

或者行星富集了較多的重元素,持續的衰變為地熱提供了較大的貢獻。個人比較傾向這個選擇,豐富的鈾礦,應該能激發不少劇情衝突。

或者行星幔形成了低熔點的合金溶液,自轉動能通過潮汐作用耗散為地熱和地質運動的動力。


以下是一個紅矮星文明假想
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宇宙眾多恆星當中,紅矮星佔了大多數,約75%。
紅矮星質量僅為太陽的0.075~0.6倍。以往人們認為紅矮星總是處於超級黑子和巨型耀斑輪番爆發的不穩定狀態,所以認為它們附近不大可能產生生命。
然而最近科學家們通過觀測發現,紅矮星在經過頭十幾億年的年輕爆發期後,會在一個長的不可思議的中年歲月里非常穩定的燃燒。當其它太陽依次熄滅,紅矮星們還將萬億年的燃燒下去。
所以,人們把尋找宜居行星的目光重新投向了紅矮星系。
由於紅矮星光度往往只有我們太陽的萬分之一,它們附近的宜居帶分布在地日距離的十分之一到千分之一之間。在這麼近的距離,行星幾乎肯定會和紅矮星產生潮汐鎖定,也就是說,星球的一面是永遠的白天,另外一面是永遠的黑夜。

現在,科學家們已經發現了不少這樣的行星。

人們已經發現,這些行星上有大片區域的溫度在0~40度之間。

那麼,這些數量最多、最有可能產生生命的紅矮星系,它們孕育的生命會是什麼樣子的呢?

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Gliese 581c行星,距離它的主星只有0.05個天文單位,引力只有地球1/3。
站在它的朝陽面,人們每次仰望天空,妖艷的紅色太陽總是佔據了大半個視野,近到彷彿觸手可得。而它上面不斷遊走的黑子和翻騰不已的耀斑,像是紅色的煉獄倒懸在了頭上。
這片煉獄把行星也照耀成一片火紅。紅色無邊無際的在地平線以下連成一片,物體喪失了陰影和體積感,空間喪失了距離感,連綿成一片沒有空隙的紅色剪影。
星球的朝陽面是一片紅色的海洋,由於恆星巨大的引力,這片海洋更像是一座佔據了半個星球的高山,越靠近山頂,陽光的蒸騰作用越明顯,在山頂強烈的陽光甚至汽化了沖向高空的水滴。使得朝陽面的大氣層,像是疊加在海洋高山上的另一座水蒸氣高山。
海洋底下的岩石星球形狀像是一顆拉長了的雞蛋,疊加了海洋、水汽兩座高山後,這顆雞蛋被拉長到比例近乎失調。
海洋延伸、覆蓋了星球背陽面大部分區域,在背陽面的頂端,也就是雞蛋形狀最鈍的地方,有一片被薄薄冰川覆蓋著的大陸,大氣活動使得冰川溫度不至於太低,而這裡的大氣層只有薄薄的一層,快速涌動著的乾燥颶風會把冰川升華了的水汽帶回海洋。
(以往科學家們認為潮汐鎖定的行星,水會被帶到背陽面以冰川的形式儲存起來,可是最近建模研究表明大氣活動會讓明暗兩面的溫度都不會過於極端。)
在581c星球上,豐沛的降雨和雷電覆蓋了大部分海洋表面,而在海洋底部,潮汐熱力使得海底布滿了翻騰著煙柱的火山口。
千億年的時光,被輕輕翻過。地球文明在太陽爆發的氦閃中湮滅,地球又在太陽這個紅巨星的膨脹氣團中慢慢減速,滑向火海深處。
之後又過了很久很久。
581c海底火山的熱液管口才在小的忽略不計的偶然中,誕生出類似於地球的碳基生物。
這種生物在紅色海洋中逐漸演化出深色的植物和水生動物。
海洋是宇宙中所有生物的搖籃,但海洋又是文明的障礙。
海洋動物很難進化出文明。因為水裡沒有火、難以利用工具做功,沒法

待更
純手打,轉請說明
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請看阿西莫夫的神作《基地》(具體第幾部忘記了)。這種潮汐鎖定的行星,在高溫與高溫的過渡地帶,會形成一圈溫度適中的宜居地帶。這個生機勃勃的宜居帶呈環狀,四季如春,站在那裡的高山上,可以看到兩側冰與火截然不同的景觀。在阿西莫夫的設定中,這樣的行星很利於產生生命,在銀河系文明中很普遍。


能否有生命取決於行星大氣層的穩定性。按照題主的假設,我們就以地球為例。如果只有一面面對太陽,那麼向陽直射點肯定會形成巨大的風暴,會終年高溫並下暴雨。但陰面接受不到陽光,一開始會極其寒冷。在大氣層作用下,兩處空氣會劇烈對流,晨昏線上會多風。最終氣溫會穩定下來,陰面不會太冷,陽面不會太熱。大部分生命將集中在晨昏線附近,且行星與太陽越近此趨勢越強。


如樓上答主所說,位於該行星L1點的小行星非常不穩定。還有一點要注意,有人曾經計算過在金星L1點放一把「遮陽傘」,但計算結果是這把傘的直徑需要是金星直徑的5倍才能完全遮住(帶核實,反正比金星直徑要大的多)。

但是,面朝恆星的正下方在特定情況下會形成一個全球性的巨大風暴氣旋,所以只有晨昏線附近才符合地球上的適居環境。

有研究表明,在特定情況下,全球性的大氣和海洋環流能夠將熱量傳遞到背陽面。讓背面不會封凍。

還有一點要考慮的是,潮汐鎖定意味著離恆星很近,所以必須要有強大的磁場和很厚的臭氧層才能保證大氣不受侵蝕,類似地球的生物能夠安全生活。

有空再來補充點資料。


有一套兩集的紀錄片系列Extraterrestrial(台灣 國家地理頻道的名稱叫"外星人報到"),其中一集便在討論這個,行星Aurelia被紅矮星母恆星潮汐鎖定,在這個星球上一面是近乎永恆的冰凍,另一面則是橫跨幾乎達半個行星表面超級熱帶風暴,源源不絕地將熱量從直射區輸送到生命繁衍興盛的圈形陽光斜射區,在這個區域,溫度和氣候恰好適合生物生長,除了特異的永晡區外,由於紅矮星對流層特性,恆星大氣的不穩定時常生成耀斑和閃焰,前者讓母恆星短時間光度增加,後者可能使行星的大氣被高能粒子電離化後逐步剝離,不過影片沒描述太多,只有提到上面的生物為了因應耀斑而演化出偵測輻射強度的機制,並採取不同的方式避難。


這就是目前發現的系外行星的主要種類,被其母星潮汐鎖定。可以看下范迪塞爾主演的《天域戰士》,其中有相關情節


如圖


這不就是懶人燒烤嗎?一麵糊了,一面還沒化冰


大氣層由於太陽風會一面薄一面厚。正面會高達幾百度,背面負幾百度。交界位置常年處於鋒面,強烈的對流形成永恆的風暴。大氣循環使得表面每天都是超過17級的大風,會形成以正面背面為風眼的兩個不旋轉的超級颱風。交界處及其周圍一切地形都會被快速的風蝕。劇烈的摩擦產生大量電荷,空氣被電離,閃電划過幾百公里。只有少量低等生物能生存在交界線邊緣。


除了前面提到的,說下植物生長小行星的問題。下面稱大的行星叫「偽地球」。

植物生長有向陽性,也就是說只會沿著太陽光方向生長,在題主的條件下,「偽地球」上的樹的樹枝都會指向太陽方向生長。
但同時又要植物又要滿足背地性,即沿著重力反方向生長。所以在晝夜交替的地方,樹木的生長會很奇怪,大概是樹榦垂直地面,樹枝全部指向白天的方向(自己腦補下)。。其他地方的樹也要滿足以上規律。

再說一下小行星的問題吧。

小行星圍著恆星公轉,「偽地球」也圍著恆星公轉,距離恆星更近的行星公轉的角速度會更快。也就是說小行星公轉了幾圈,「偽地球」才轉一圈。偽地球上被小行星擋住的地方是持續變化的,同時也只有少數時間能被擋住。


首先,請問題主你所設定的像地球一樣的行星是什麼意思呢?如果你是指它和地球一樣有水有生命(先不考慮能否存在生命)的話,那麼這類行星正常情況下較難被潮汐鎖定,因為行星想要被潮汐鎖定的前提是它離母行星足夠近,而像水星一樣靠近母恆星的天體,溫度極高寸草不生(水星由於體積過小,其自轉是鎖定到與公轉太陽周期為3:2的共振,並沒有被潮汐鎖定)。
除非它的母恆星已經到了演化後期, 溫度較低,宜居帶才會被拉得很近, 這個行星才會有被潮汐鎖定的機會。
離恆星很近就代表它的大氣層要被母恆星侵蝕,它必須擁有強大的磁場才能保護自己孕育出的生命,然而岩質行星的磁場還不足以達到上述情況,就連氣態巨行星在被潮汐鎖定後往往都會被剝離其外層地表。
所以,你可以認為,一個被潮汐鎖定的行星,上邊不存在生命,地表的水均存在於背面的環形山陰影處,可能有外星殖民者。


實際上,在宇宙的大背景下,這樣被潮汐鎖定的行星應該是大多數


天王星這個84年1天的傢伙:喵喵喵


題主莫非看了井口戰役?


說個沒用的題外話。
記得有一本科幻小說寫過一個這樣的星球,所以題主,你的想法已經有人用過了。默默心疼一波。
那本科幻小說叫《解咒人》,比較適合
小孩子看。
另外有一點不同的是,小說中的星球自轉與公轉並不是完全同步,晨昏線會緩慢移動,每隔幾千年永晝半球和永夜半球會轉換一次。這也是整個故事的起因。


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