李水旺新一期视频：
今天我们来探讨流浪行星。
那么，让我们从最明显的问题开始：什么是流浪行星？
简而言之，流浪行星并不仅仅指“流浪地球”，指的是那些要么被逐出原生太阳系，要么完全在星际空间中形成的天体。
所以严格来说，它们根本不是行星 —— 不过这在我们这个系列中并不新鲜。
我们一开始探讨的是冥王星这样的矮行星，上一次我们关注的是大型卫星，而且这也将是这个系列的常态，原因很简单：围绕普通恒星运行的普通行星实在太无聊了。
达尔文的著作出版至今已经一个半多世纪了，但我们仍然不知道生命起源（生源论）究竟是如何发生的。
目前主流的科学候选假说按优先级排序大致是：热液喷口、潮间带和泛种论，但我们并不确定，因为我们无法观察到生命起源的过程，而且不出所料，要寻找数十亿年前的证据也相当困难。
说实话，这三种假说中的任何一种都可能促成生命起源，也可能都不能，或许我们需要一种新的理论。
但有一点似乎是合理的：无论地球上的生命是如何起源的，它很可能也会发生在与地球非常相似、围绕着与太阳相似的恒星运行的行星上。
同样，如果你看过关于地球化改造的视频，就会知道殖民任何一颗行星都是一项艰巨的任务，但目标行星与地球越相似，任务就越容易。
因此，探讨生命可能如何在类地行星上起源，或者我们如何殖民这些行星，在这个系列中并不是那么有趣。
我们感兴趣的是极端情况、异常现象，是那些看起来似乎不可能存在生命，或者我们不会想要定居的地方。
而流浪行星乍一看，几乎就是这种地方的缩影：冰冷、黑暗，没有一丝阳光，完全不适合生命生存。
但再仔细想想，无论是作为生命的发源地，还是作为我们可能想要殖民的地方，它们可能都比最初看起来要宜居得多。
事实上，对于后者 —— 殖民来说，正如我们将在即将推出的星际殖民视频中看到的那样，它们可能是周围最有价值的 “不动产”，也是我们在星际间扩张的关键。
另一点需要记住的是，“流浪行星” 是一个非常宽泛的范畴。
当我们使用这个术语时，我们并不是在谈论那些现在被归为特殊（尽管很有趣）类别、有时被称为 “孤狼行星” 的褐矮星，我们指的几乎是任何物体：从相当大的小行星，到比木星还大的气态巨行星，这些气态巨行星可能还拥有自己的卫星。
本质上，我们指的是星际空间中的任何天体 —— 这是一个庞大的类别，很多物体都属于这个范畴，它们彼此之间唯一的共同点就是体积相当大且没有阳光照射。
一旦远离了太阳的光线，维持生命所需的能量就必须来自其他地方，而生命确实需要一个能量来源。
早在很久之前的科普中，我们就提到了一些能量来源，以及生命可能使用的、不同于地球上生命所采用的化学方式。
关于能量，我们有来自卫星的潮汐加热 —— 流浪行星可能拥有卫星，它们可能是在太阳系中运行时捕获的，或者是在深空里捕获的，而且它们很有可能保留住原生的卫星。
潮汐加热可以是一种非常强大的能量来源，尤其是在没有阳光遮挡的情况下。
行星核心中的放射性同位素（如铀）也能提供热量。
对于气态巨行星这样的大型天体来说，引力收缩产生热量也是一种可能的能量来源。
不过，这些能量来源提供的能量都不多 —— 这一点很重要，因为即使一颗远离太阳的行星是温暖的，也并不意味着那里会存在复杂的生命。
生命的繁荣不仅仅是因为某个地方温暖，它还需要持续的能量输入（能量通量）。
例如，地球上有生活在地下洞穴中的生命，但这些生命的分布非常分散，生物量远少于地表，而且通常是新陈代谢缓慢的生物和植物。
这些未暴露在阳光下的生命，大多依赖于上方太阳能生态系统产生的废物，或者来自热液喷口等地方的、可供它们通过新陈代谢获取能量的化学物质。
光合作用是地球上生命密度极高的原因，但对于流浪行星来说，光合作用基本上是行不通的。
我说 “基本上”，是因为物体都会以与其温度相关的速率和波长发射光子。
我们发现，不仅有生物依靠热液喷口的热量和化学物质生存，还有一些生物（如某些类型的绿色硫细菌）能够利用这些光线生存 —— 尤其是红外线，特别是中红外波段的光线，这种光线也被称为热光。
不过，这种光线也无法带来极其丰富的生命生长，但它确实为流浪行星上的生命增加了又一种可用的能量来源。
生命所需的能量来源必须是稳定的，而且能量越多越好。
但即使是在相当大的小行星上，核心中也可能有铀块在衰变并释放热量，这些热量会通过裂缝散发出来，形成富含矿物质的水洼 —— 这基本上与地球上被认为是生命起源主要候选地的 “黑烟囱”（热液喷口）的环境条件相同。
同样，正如我所提到的，两颗流浪行星相互环绕并产生潮汐加热，这也并非什么奇怪的事情。
地下的水体附近也可能存在放射性物质矿脉，就像奥克洛天然核反应堆那样。
我们在地球上也见过这种情况：地下水渗入铀矿储量丰富的地方，起到中子慢化剂的作用，就像人工核裂变反应堆一样，使这些矿脉的能量输出超过自然衰变的水平。
接下来需要考虑的是，流浪行星可能并不只是太空中的大型岩石。
在星际空间中，氢和氦的含量非常少，甚至其他气体也相当稀薄，太阳会剥离行星的大气层。
深空中有电离辐射，但辐射量并不多，而且没有太阳光线来加热行星表面，从而使大气层剥离过程更容易发生。
因此，太空中的任何天体都有可能捕获大量的星际气体。
如果你的星球周围包裹着数英里厚的氢氦层，那么这将形成一层非常好的隔热层，并且强烈暗示这些流浪行星上可能存在海洋。
以一颗拥有卫星（如土卫六、木卫二）的流浪气态巨行星为例 —— 我们已经认为这些卫星是可能存在生命的候选地，它们的运行机制很少依赖于太阳。
土卫六有浓厚的氮大气层，还有大量的甲烷，其热量主要来自于自身的自转；木卫二的地壳下有一个巨大的海洋，表面覆盖着冰层，它的热量也来自于木星的潮汐加热。
如果生命能够在这两颗卫星中的任何一颗上进化，那么它们也完全可以在星际空间中的流浪行星（或其卫星）上进化。
那么类地流浪行星呢？
事实上，让我们来设想一下，如果地球及其卫星被逐出太阳系会发生什么。
不用说，这种驱逐加上失去阳光，几乎会杀死地球上所有的生命 —— 不过这个过程会持续很长时间，而且有些生命可能根本不会死亡。
地球上储存着大量的热量，而且温度越低，热量散发的速度就越慢。
此外，随着行星温度下降，海洋会结冰，形成一层隔热层，将热量困在深海中。
到那时，表面的水都会结冰，但大气层仍然存在 —— 氮和氧要在相当低的温度下才会液化。
但在冰层之下，被捕获的热量（同时行星核心中的放射性物质仍在持续产生热量）会使深海保持温暖，这些热量会通过热液喷口泄漏出来，生命将在那里继续存在。
我们的卫星也会继续为我们提供潮汐加热，使情况变得更温暖、更稳定。
不过，最终大气层也会液化 —— 地球核心产生的热量仅为我们从太阳获得热量的三千分之一，而且请记住热辐射的四次方定律：我们预计温度会下降到现在的三千分之一的四次方根，大约是现在的七到八分之一，也就是约 40 开尔文（约 - 233 摄氏度），这个温度足以让氮和氧都液化，但还没有冷到让氢液化（非常接近，但还不够），而氦则需要更低的温度才能液化。
所以，如果地球漂流到太空中，我们将不再捕获大气层中的氢和氦，但这些气体会非常缓慢地开始积累，而且我们还会捕获一些彗星和其他天体。
如果捕获的气体足够多，那么在这层新的大气层之下，可能会产生足够高的压力和温度，使氮再次转化为大气层。
因此，冰层之下会有一个水海洋，冰层之上可能会有第二个由液态氧和氮组成的海洋，再往上则是越来越厚的氢氦大气层。
比地球大得多的行星会更温暖，而较小的行星则会更冷 —— 我们预计几乎所有足够大、能形成双行星系统的天体都会如此。
这类行星有时被称为 “孤狼行星”，特指质量略低于地球到略高于地球三倍质量的行星。
这些行星会有一层由冰、干冰（二氧化碳雪）以及它们在孤独的太空中捕获的其他物质组成的隔热层，使得地下液态海洋能够在来自热液喷口的地热活动加热下存在。
我们不能完全确定 “孤狼行星”（即拥有地下海洋的流浪行星）是否存在，因为我们无法很好地预测某颗行星上的冰层最终会有多厚。
冰层会从表面向下生长，直到与来自地幔的热量达到平衡，但不同行星的冰层厚度差异会很大 —— 我们最好的猜测是，地球大小的行星的冰层厚度接近 1 公里，而较小的行星的冰层厚度可能达到数英里。
此外，热量主要是通过对流还是传导传递，也会进一步影响冰层的动态。
这些 “孤狼行星” 是我们今天主要关注的对象，因为较小行星（本质上是冰质碎屑或小行星）上的生命是我们已经部分讨论过的话题，而且小行星上的生命与太阳系小行星带或深空中小行星上的生命并没有太大区别。
同样，气态巨行星本身（不包括卫星）我们将在系列视频的后面部分探讨，因为无论是流浪行星还是围绕自身恒星运行的行星，气态巨行星的运行方式大体相同。
质量明显大于地球的 “孤狼行星” 很可能拥有更深的海洋，并且会产生更多的放射性加热 —— 毕竟，一颗与地球组成成分和密度相似，但质量是地球两倍的行星，其放射性加热量会是地球的三倍，水量会是地球的两倍，而表面积仅比地球大 60%（热量散发的面积也相应更小）。
超级 “孤狼行星” 可能能够支持相当活跃的水下生态系统，尽管与地球上的海洋生命相比，这些生态系统会显得相当 “贫瘠”—— 即使是地球上的深海生命，也会从上层受阳光滋养的生态系统中获得有机物质下沉带来的第二种能量来源。
而且这类行星的数量可能相当多 —— 目前的一些估计表明，流浪行星（包括从木卫二、土卫六这样的大型卫星大小，到超级木星大小的天体）的数量可能达到每颗恒星对应 10 万个左右，这意味着它们的数量将远远超过太阳系中类似大小的天体（太阳系中类似大小的天体数量约为 100 个，而不是 10 万个）。
这还不包括小行星这样的较小天体，我们预计这类天体的数量会更多。
但如果我们暂时假设这个估计是正确的，并且这些流浪行星在太空中分布相对均匀，那么它们之间的距离仅为几光周 —— 这与太阳系中中外层天体之间数光时的距离相差甚远，但比其他恒星系统之间数光年的距离近得多。
如果再把小行星算进去 —— 仅太阳系的小行星带就有大约 100 万个直径 1 英里以上的小行星，其数量是太阳系中所有行星和大型卫星总数的 1000 倍以上 —— 如果这个比例在星际空间中仍然成立，那么在流浪行星每几光周出现一次的星际空间中，小行星可能每一两天（光天）就会出现一次。
但这一点在我们讨论星际殖民时会非常重要，因为这意味着恒星系统并不是太空中彼此相距数光年的 “孤岛”，而更像是广袤无垠的 “乡村平原” 上分布的 “城市”。
回到 “孤狼行星”—— 那些质量和内部组成与地球相当接近的流浪行星，我们已经看到，它们可能是生命起源的较好场所，但就像我们在讨论冥王星时提到的那样，即使那里存在生命，你也不会期望生命会非常丰富。
我们如何改变这种情况？我们如何殖民这样的地方？
同样，如果你看过关于核聚变的视频，你就会知道我们可以选择人工为这个星球提供光照。
我在那期视频中提到，要人工模拟纽约市通常接收到的阳光，每年大约需要 10¹⁶焦耳的能量，或者大约 10 千克的核聚变燃料（氢或氘，这两种物质在深空都很常见）。
而要像太阳那样照亮整个地球大小的行星，模拟一个 “人造太阳”，则需要更多的能量 —— 每年大约需要 5 到 6 兆吨的核聚变燃料，这听起来很多，但相比之下，如果这颗行星拥有与地球大气层质量相当的氢大气层（约 50 亿吨），那么仅靠这些氢大气层，就可以提供 10 亿年的燃料供应，更不用说还有所有的氢海洋了（地球海洋的质量大约是大气层的 1000 倍）。
当然，如果你要殖民一颗 “孤狼行星”，你可能不会选择这种方式。
相反，你可能会决定让它保持冰封状态，只需在海洋中放置一些潜水式核聚变电站，发出一串串光线，并向海洋中引入光合生物。
如果你想让地球上的深海拥有更多生命，也可以采用类似的方法：在某个地方放置一个浮动核聚变电站，将所有的冷却水通过管道向下输送，同时在管道上安装经过人工优化的 LED 灯，让这些 “人造太阳” 延伸到深海。
尤其是如果再添加一些收集矿物质和营养物质的网，你最终可能会得到长长的、壮观的垂直珊瑚礁，孕育着大量的海洋生物。
即使这颗行星的底部（热液喷口附近）已经存在生命，你也可以在上方的冰层上建造城市，并慢慢将冰层融化到只有几百米厚的薄层。
然后，在这些新的上层区域，你可以安装提供光线和给水体充氧的装置，并引入第三种生命形式 —— 这些生命产生的碎屑会下沉到深海，为底层的生态系统提供食物。
如果操作得当，这两个生态系统可以保持分离且安全，同时让原来的生态系统变得更加活跃。
我不知道这种方式与其他殖民方式相比有多实用，但就我个人而言，我觉得在黑暗的深海中，通过牵引式灯光打造生命绿洲的想法非常有趣。
以上就是关于流浪行星的全部内容了。