如果在比邻星的位置爆发一颗超新星，人类可能灭绝吗？ 第1页

这要看人类的防护措施，如果就按照2020年的科技水平，我认为，这么近的距离最低也会经历一场全球性的大灭绝事件，甚至破坏性能够超过显生宙演化史上最最严重的二叠纪-三叠纪大灭绝事件，直接打回寒武纪之前！即使有少量幸存者躲在地下防护城堡，他们出来后也不得不面临生态系统被完全破坏的地球，其险恶不亚于核冬天。庞大、复杂、精巧的工业化和信息化社会肯定完蛋了，苟延残喘估计也不可能。须知，超新星爆发的威力那可是星系级别的。

超新星爆发后足以与星系争辉！！

比邻星距离太阳系也就区区4.22光年，1光年大约是63000个天文单位（AU），这么一换算大约是26.5万AU，这一距离看似遥远，但对于超新星爆发带来的冲击几乎没有任何安全性可言。各种紫外线、X射线、伽玛射线辐射，以及带电粒子辐射的剂量将远远超过生物的安全承受上限。

一、已经发生的灾难

美国科学家2005年就提出了一种观点认为，4.4亿年前的奥陶纪-志留纪大灭绝事件，很有可能就是6000光年外的一颗极超新星爆发产生的伽玛射线暴刚刚好扫过了太阳系，破坏了地球的臭氧层，导致大气无法抵御紫外线的攻击，浮游生物大量死亡，生态圈的最基层生产者被摧毁，爆发了大饥荒。大量的氮氧化物生成，棕色气体遮挡了阳光，地球气温急剧下降，海平面短时间内下降了100多米，，大面积的富饶的浅海地区暴露，酸雨不断清洗。随后50万年，好不容易适应了寒冷气候的生物圈又经历了气温的突然上升。这一冷一热，双重打击下，最终导致了85%的物种大灭绝，按物种灭绝比例估算，其严重性仅次于2.5亿年前的二叠纪-三叠纪大灭绝（70%以上陆地生物，96%的海洋生物灭绝，总计约95%的物种消失，这次大灭绝的威力远超其他4次大灭绝）。比6600万年前，小行星撞击地球的那一次白垩纪-古近纪大灭绝更加严重（超过76%，接近80%的物种灭绝）！！这可是6000光年的距离啊，不幸正对着被伽玛射线集束扫过的下场！！

如果奇虾没有灭绝，如果头足纲的霸主——房角石还在称霸，我们恐怕不得不假设地球上的脊椎动物将没有出头之日。

二、两类超新星，不同的前身

根据光谱，超新星主要分为两类，Ia型和II型，前者不含有氢谱，后者有氢谱。Ia型的前身星是密近双星中的白矮星通过吸积伴星的气体物质，接近或者超过钱德拉塞卡极限（1.44倍的太阳质量）时，引发内部的碳、氧不可控的核聚变，这时候，白矮星被炸得尸骨无存，从而成为宇宙的“标准烛光”。

质量本身就很大的白矮星如果太贪心，过多地吸积伴星物质，很容易玩爆了。根据宇宙学范围的普查工作，这种游戏从系统形成到玩脱了大约在1亿年左右（10^8 y）。

1998年，美国、澳大利亚的3位天体物理学家因为搜寻Ia型超新星而发现了从60亿年前宇宙开始加速膨胀，间接支持了暗能量的存在。在几十亿光年外，Ia型超新星的光度超过了太阳辐射功率的50亿倍！！Ia型超新星爆发也是宇宙间最明亮的可见星光。普通星系中恒星数目也就几十亿颗，所以此种爆发的功率可以跟整个星系相抗衡！（银河系、仙女座大星系属于经过兼并重组的大星系，比普通星系大得多）——所以4光年多点的距离实在是太近太危险了。

II型超新星是超过8倍太阳质量的大质量恒星在演化晚期的辉煌葬礼（其内核残骸形成中子星），释放出中微子、伽玛射线，冲击波，一般认为冲击波有助于压缩气体云形成新的恒星。如果质量大于25倍～30倍太阳质量，发生的极超新星爆发，中心残骸直接塌缩成恒星级黑洞。

超新星的光谱分类

三、超铁元素和中微子

就拿1987年大麦哲伦星云的SN1987A来说吧，其前身星是一颗18倍太阳质量的蓝超巨星，距离16.8万光年，也是1604年近代自然科学诞生以来地球上人类可见的最明亮超新星，它在2月下旬已经肉眼可见，直到5月份才达到了最亮的峰值。

一层又一层，洋葱结构（大质量恒星的晚年）

这次突如其来的机遇给天文学家带来了300年不遇的宝贵机会，与当年的第谷、开普勒不同，他们不仅仅观察星光变化，还全方位地测量各个波段的辐射，探索超新星的爆发机制。就在看到超新星爆发前3个小时，地球上的中微子探测器也第一次捕捉到太阳系以外的中微子，日本、美国、苏联的探测装置分别捕捉到了12、8、5个超新星中微子，标志着中微子天文学的诞生。

此前，神冈探测器捕捉太阳中微子，每天就只收获一两个。对于确立中微子振荡模型，修改标准模型有强有力的推进作用。因为从1968年开始，科学家们发现实际探测到的太阳中微子缺失，远远不及太阳模型理论估算的核聚变反应产生的中微子数量。很多物理学家怀疑中微子半衰期短，可能衰变，所以数量缺失是理所当然的。但既然短短的500秒时间内就可以衰变2/3的中微子，那么16.8万年前生成的超新星中微子根本没有机会到达地球，那么它的半衰期肯定不会短！太阳中微子消失的谜团只能是中微子振荡，由电子中微子转变为其他的缪子中微子、套子中微子。这次超新星爆发的总能量估计达到了10^46 J，足足有太阳一生总能量的10倍！

所以，超新星周边50光年内的宜居带行星，都太危险了！几乎都无法逃脱被清洗的命运，可以从生命的乐园转变为寸草不生的地狱。尤其是考虑到伽马射线几乎集中在自转轴附近集束发射这种可能性，保持1000光年以上的必要的安全距离很重要！！距离足够遥远，还可以享受远古超新星生产并抛洒出的超铁元素，而不用担心其危害，这对于有机化学反应的常用催化剂、生物化学反应需要的酶活性中心至关重要。比如，维生素B12中心的钴元素——

如果，比邻星的位置上发生超新星爆发事件，那么伽玛射线暴轻松摧毁地球的臭氧层，地球面对超新星的那一半，陆地上所有的动物、植物，浅海的所有浮游生物估计都得瞬间阵亡。随后，高能激发态的原子生成大量的氮氧化物，除了清理臭氧层，遮蔽太阳光，还要考虑落入水中，形成大量的硝酸，海洋也将会变成地狱。接下来，还会有激波扫荡地球附近，太阳的日球层、地磁场，只怕都要扭曲变形。此外，抛射物也有可能带来Fe-60、Co-60等一系列的放射性同位素，在地球上留下痕迹。到时候，地球表面成了核试验的废料场了。各种动物、植物、真菌、细菌都要时刻准备着跟基因突变作斗争了。

不过，我相信，即使所有的肉眼可见的多细胞生物都被残酷清洗了，地球成为了毫无生机的死寂般星球，仍然有深海、地下岩石层几千米的微生物存在，它们可以依靠化能自养生存。只是这么一来，生态系统回到了元古宙，跟2020年的智慧生命之间相差了好几个大过滤器，它们从头开始不得耗费10～20亿年宝贵的岁月啊。然而，随着太阳光度的增强，10亿年以后，地球气候足以将海洋蒸发殆尽，就不再适合生命居住了。在温室气体的主导下，说不定地球会变成金星那样的炼狱！直到太阳变成红巨星！试问，地球文明还有机会延续吗？？

四、另外一类伽玛射线暴GRB——致密双星合并

补充一下，还有一类很可能威胁地球的伽玛射线暴是致密双星的合并，通常γ射线持续时间很短，不超过2秒，称为“短伽玛射线暴”。具体的组合可以有：中子星-中子星、黑洞-中子星。

根据LIGO、Virgo引力波天文台已经获得的数据，引力波事件普遍都很远。双黑洞合并最为频繁，除了发出惊天动地的引力波，不会发出任何电磁辐射、粒子辐射，毕竟，黑洞的视界范围内，光都逃脱不了。距离起码都在10亿光年以上。这类合并虽然威力巨大，但过于遥远不会给地球造成危害。

双中子星合并事件，产物很大可能是小型黑洞（总质量大于2.6～2.8 M），也有部分可能是温度极高、自转极快的中子星（不超过2.6～2.8 M）。伴随着引力波而来的就是短伽玛暴（主要集中在物质喷流方向），以及千新星（亮度不及超新星，但比普通新星高出了1000倍）。好在双中子星辐射引力波导致轨道蜕化、接近是个以亿年为单位的漫长过程，所以目前探测到的最近的双中子星合并事件也有1.3亿光年。银河系内的这类致密双星系统也发现了很多，平均每隔60万年才会发生一次双中子星合并事件。目前通过射电望远镜已经发现了10多对双中子星系统。

最著名双中子星系统的当属1974年美国阿雷西博望远镜发现的赫尔斯-泰勒双星，距离地球21000光年，两颗星的质量分别为太阳质量的1.44倍和1.39倍，相互绕转的周期约为7.75小时，因为辐射引力波，轨道每年靠近3.5米，轨道周期每年减少几十微秒，也就是越来越靠近，相互绕转越来越快。发出的引力波功率可达太阳辐射功率的2%（当然，现有的地面引力波天文台无法测量低频引力波，只能等到空间引力波天文台了），间接却强有力地证明了引力波的存在，扑灭了所有对于引力波的怀疑。宣告了广义相对论是天体物理学领域颠扑不破的真理，成为广义相对论研究进程中的具有里程碑意义的重要成果。它俩大约会在3亿年以后合并。

最近的双中子星系统PSR J0737-3039距离地球只有4000光年，两颗中子星质量约为太阳质量的1.34倍和1.24倍，相互绕转周期约为2.4小时，系澳大利亚帕克斯天文台于2003年发现，这对双星更接近，相互间绕转更快，大约会在8000万年后合并，所以近期内都不用担心。

中子星-黑洞系统地合并产物毫无疑问是更大的黑洞，这个没有疑问。问题是黑洞怎样吸收中子星？

如果黑洞的质量显著大于中子星，那么可以在黑洞的“最内侧稳定圆轨道”（ISCO）外侧就把中子星撕裂了，部分中子星物质会残留在黑洞周围的“稳定圆轨道”上形成吸积盘，抛射出新生成的重元素，发出恐怖射线；

如果黑洞质量不够大，中子星来不及被撕裂就直接被黑洞吞噬，基本不留吸积盘，亏损质量Δm只转化为引力波辐射。

2019年8月，LIGO-Virgo组织发现了距离地球8.7亿光年外的引力波事件，据推测很大可能就是中子星-黑洞合并事件，黑洞的质量较小，粗略估计不超过5～6倍太阳质量，所以直接吞并了中子星，对应的天区没有探测到电磁辐射。这种情况也不用担心。

总体而言，致密双星合并如果距离近，伽玛射线、物质喷流方向正对着地球，也有可能造成危害。好在目前发现的引力波事件往往都是宇宙学距离上，银河系内发生的概率极低，我们不用杞人忧天。

五、恐怖射线的清洗

如果近距离的超新星爆发了，产生了恐怖射线和相对论性喷流，纵然有躲在山洞里的生物可以冬眠幸存，但他们总要出来觅食吧，生态系统彻底崩溃，满天的红棕色气体，有害的放射性粉尘，靠地球自身的地质活动清理有害物质，没有几万年，恐怕不能恢复吧。地下深处、海底热泉还会有化能自养的微生物生存，这个可以有。

但如果永远躲在地下，不能够利用宇宙中最丰富的恒星光能，只能维持最低等原初的单细胞生物存在，群落规模也受到严格限制。太阳系内的火星、木卫二、土卫六等天体，我们已经可以肯定它们的表面不存在生命，如果有可能，只能在地下有最原始的微生物，不可能有进一步发展，也就不可能支撑起高等生物，尤其是智慧生命！！没有智慧生命的星球，在人类现有的探测技术面前，表现跟没有生命的星球区别并不大。

2014年报道，南非地层深处的铀矿附近，发现了可以间接利用核能的微生物——“勇者”细菌。二氧化铀衰变释放出射线，分解水分子，产生自由基。自由基攻击周围的岩石，特别是黄铁矿，产生硫酸盐。这种细菌利用硫酸盐来合成ATP（三磷酸腺苷），即负责细胞能量储存的核苷酸。研究者加兰特宣称，“发现能够直接利用核能生存的生态系统还是第一次。”（笔者注：应该是间接利用核能）

2.5亿年前的二叠纪末大灭绝，据说是西伯利亚的热地幔柱冲破了岩石圈带来的超级火山活动，带来了大量的熔岩和有害气体。科学家们估计如果那次火山爆发更猛烈，更持久一些，恐怕就会彻底消灭所有的动物、植物，把地球打回寒武纪以前。

如果真有一颗4光年之外的近距离超新星，非要把地球表面陆地、浅海活跃的所有的动物、植物等复杂的多细胞生物，甚至蓝细菌等彻彻底底消灭。这部分恰恰是生态系统最活跃，最重要的部分。“辛辛苦苦六亿年，一夜回到寒武前”不会是危言耸听。到时候，一切又要从头开始了，发展会不会顺利还很难说。关键问题在于太阳母亲也不会永远温柔啊，每过10亿年，太阳母亲的平均光度就会增加10%以上，10亿年以后，地球上的海洋很可能大部分蒸发，温室效应更加显著，不适合居住了。

值得庆幸的是，地球演化了45.4亿年，大质量恒星的寿命都很短，古老的超新星基本上都已经爆了。现在的银河系恒星出生率已经大大降低，年轻的大质量恒星分布也稀疏了。

六、潜在的候选体

潜在的最近距离的超新星候选体也在150光年以外，飞马座IK B有可能在未来演化成Ia型超新星，造成一定的损害——因为双星中的白矮星质量足足有太阳的1.15倍，可以从形成红巨星的伴星IK A那里吸附气体，堆积在表面，接近钱德拉塞卡极限。

（注：这个候选体，我一直表示怀疑，因为1.15倍距离1.44倍还差得远呢，吸积伴星的氢，积累在表面一段时间就会发生小规模的核聚变反应，发展成辐射突然增强的新星，会驱逐一定的周边物质，短暂的地质时期内不太可能积累到钱德拉塞卡极限，引发失控的爆炸。我们这一代人就没有必要杞人忧天啦）

作为猎户座肩膀上的著名亮星，参宿四大约有500光年以上（距离的数据还有不确定性，有640光年、724光年等说法），一旦爆发会扫荡周围几十光年的行星，它的自转轴有明显的偏角20度，没有正对着我们！庆幸啊！

船底座星云中的海山二系统质量特大，估计有120多倍的太阳质量，伴星也有30倍的太阳质量。一旦爆发将会是比超新星更加猛烈的“极超新星”，扫荡几百甚至上千光年的行星系统，距离我们地球在7500光年以上，好凶险啊！

由此看来，要同时跟好几个近期爆发的潜在的超新星候选者保持足够远的距离，多么不容易。考虑到距离地球附近几千光年的范围内，还发现了好多中子星（脉冲星），想来它们在遥远的过去也曾经照耀过地球。只是不知道，远古的地球霸主们可曾想过，这些宇宙深处的灿烂烟花有多么恐怖。

猎户座肩膀上的红超巨星——参宿四，如果把它放在太阳的位置上，水星、金星、地球、火星、小行星带，甚至木星轨道以内，通通会被吞没，它仅仅有1000万年的历史，光度已经在2019年10月份急剧下降，有科学家推断它很可能在未来10万年内某个时候爆发，甚至已经爆发了，只是信号还在路上。地球上的引力波天文台，中微子天文台都在紧张地准备，试图获取更多的数据，建立精准完善的大质量恒星晚期演化模型。

七、地球文明——层层筛选后的幸运儿

补充一句，笔者认为，我们很可能是银河系内的第一批智慧生命，因为超新星、伽玛射线暴必须跟我们保持足够远的距离，我们地球表面的生命才能够繁衍生息，才能够进化得足够先进。如果附近有几颗大质量恒星存在，一轮又一轮射线清洗，生命很可能在苦苦进化阶段就被残酷地扼杀了！与我们水平相当，或者稍微领先一点（达到了I型文明）的智慧生命分布必定非常遥远稀疏，都不太可能具备跨越如此远距离通讯、星际旅行的能力；其他星系（如仙女座大星系M31）的智慧生命即使高出了好几个层级，达到了II型、 III型文明的实力，面对宇宙学距离（本超星系团以外，随着宇宙膨胀还在相互远离），照样望洋兴叹！！很可能这就是费米悖论的解释——至少我这么认为。

2020年很火爆的那个研究认为，银河系内很可能有36个外星科技文明，很大程度上验证了第一批智慧生命的猜测。假设他们均匀分布，银河系的科技文明之间平均距离有17000光年！最幸运，如果他们已经开始主动联系其他智慧生命，地球人最快也要3000多年后才会接受到他们的信号！！

大质量恒星寿命短，性格暴烈，几千万年的时间就结束，周边的行星估计都被摧毁，更别提什么寸草不生了，不适宜居住——还会连带着附近的恒星系统一起遭殃。

小质量的红矮星虽然数量多，占比最大，但是近年来的好多研究越来越不看好它们：

第一，宜居带太靠近主星，形成潮汐锁定，阴阳脸。除非有液态海洋、大气层激烈地制造环流，实现热循环、物质循环。但这怎么能比得上行星的快速自转？地球磁场离不开自转的发电机效应，没了磁场，怎么得了？

第二，从恒星内部物质循环模式来看，红矮星的内部会发生强烈对流，物质从内核蹿升到表面，因此很容易突然在局部位置变亮，这种现象被称为耀斑。近年来发现它们的耀斑爆发特别猛烈，紫外线、X射线辐射剂量大。宜居带偏偏还靠得这么近，要想生存只能以微生物的形态躲在地下。

第三，红矮星本身质量较小，引力场控制范围小，周边的云盘质量也会很小，或许只能形成一两颗行星，缺乏彗星、陨石撞击带来的水冰和有机小分子。这样的单调环境产生生命后没啥大的变化，生物缺乏进化的动力，“阶层固化”太严重——演化缓慢，长期停留在初级阶段。反观我们的地球虽然是太阳系绝无仅有的适宜居住的生命天堂，但从较长时间尺度看还是有多次重大的地质变迁，仅仅显生宙5.4亿年就发生了5次大规模灭绝，小规模的灭绝接近20次左右。灾难过后总有适应性新物种在旧时代的废墟上崛起，实现“阶级上升”，正所谓“创造性毁灭”。

综合两种极端，环绕温度更高的黄矮星或者橙矮星的宜居行星们可比环绕红矮星的行星们舒服多了，温度更高的恒星，意味着宜居带更远更宽。有观点认为，地球、火星都位于太阳系的宜居带，只是火星质量太小而丧失了地质变动，磁场消亡，无法抵御太阳风的猛烈袭击而丢失了大量的表层水分。而环绕一颗红矮星宜居行星则往往意味着这颗行星很可能已被潮汐锁定。而恒星质量太大，又意味着寿命短，远远不及太阳系，“好时光”不持久。两种极端都不可取——幸运的是太阳系选择了中间路线！！

——所以搜寻太阳系外行星地球2.0的工作重点还是要放在类太阳恒星周围，这类恒星数量着实不少，据估算在银河系恒星的占比达到了10%～20%之间。

中国自己的“觅音”计划！！

从地球自身条件来看，随着时间的流逝，地球内部的放射性元素衰变越来越少，逐渐冷却，超级火山、热地幔柱事件也越来越少，像2.6亿年前的峨眉山暗色岩事件、2.5亿年前的西伯利亚暗色岩事件、2亿年前的中大西洋火山岩事件，估计不太可能有了。

（这个纯属科学推测+美好的愿望，稍微带有一点唯心色彩）

从太阳系的兼并重组频率来看，越往后，类似希克苏鲁伯陨石那么大型的撞击事件估计也越来越少了，即使有较大的近地小行星，21世纪的人类文明也可以通过埋藏安装核武器、金属锤撞击、探测器近距离诱导偏向等手段，把它们干掉。

再过1亿年，也许地球附近1000光年内就没有了大质量恒星，那就不用担心伽玛射线暴了。

——宇宙、太阳系、地球内部都越来越平静，这也有利于生态系统的长久演化，有利于智慧生命的繁衍生息。

八、怎样预警？？

对于太阳系周边、银河系内部的大质量恒星，如果爆发了，如何能够及时预警？

现在，天文学家探测宇宙天体活动，主要手段有：电磁波、宇宙线、中微子和引力波。

如果是大质量恒星爆发前夕，可以通过光学望远镜密切监视红超巨星、蓝超巨星的体积、光度变化，如果开始塌缩，那么可以提前释放出高能中微子，如果是参宿四这样的“近”距离，也许在铁核心形成前，在合成硅元素阶段就已经有足够的中微子流量可供地球上探测到！！

地球上的主要中微子实验室，可以提前预警、定位。

我国的中微子实验室，从大亚湾到江门的飞跃！！

另一类致密双星合并产生的短伽玛暴，需要引力波天文台闪亮登场了，在双星合并前的旋进阶段，双星之间距离越来越小，相对速度越来越大，逐渐加速到0.1c以上，就可以剧烈的搅动四维时空，发出强烈的引力波信号，振幅越来越大，频率越来越高。然后双星接近它们自身尺度的距离，轰然合并时，引力波的振幅、频率都达到了最大，犹如一声敲打的锣鼓，同时伽玛射线暴发出，待到铃宕阶段，合并产物变成自转轴对称的球形，引力波消失，恢复平静。由于目前地面抗噪声技术的限制，1Hz以下的信号无法有效分离，地面的引力波天文台都要等到双星非常接近时才会探测到高频信号。地面预警时间不过区区几秒，几十秒。

如果把引力波天文台搬到太空中，可以避免地球本身的各种干扰，延长干涉仪的有效臂长，灵敏度更高，还能探测到低频段的引力波信号。这就是欧洲的LISA、我国的空间太极计划、天琴计划要做的事情。它们的超级灵敏度、超低频率的“听觉”将不仅仅捕捉双星碰撞前最后的辉煌，而是可以长时间地跟踪双星逐渐接近的过程。在此期间，同样的干涉仪伴随着地球公转在自身轨道上不同的位置持续测量，相当于在相距数亿km的位置上有不同的干涉仪测量同一个信号源，可以更加有效地定位引力波的来源，准确地预告最后碰撞的时刻与方位，让地球上其他的望远镜提前做好准备工作，进入预警状态！！

九、居安思危，有备无患

即使地球所在的太阳系有这么多的优越条件，即使我们的预警探测手段越来越高明，我们还是不得不为10亿年以后的地球环境担忧：

2018年南京大学天文与空间科学学院周济林课题组提出了环白矮星尘埃盘和白矮星大气金属污染的演化模型，揭示了白矮星吞噬其周围残留行星物质的演化规律。相关研究论文A power-law decay evolution scenario for polluted single white dwarfs于2018年11月6日在《自然·天文学》上发表。

（文章链接：

“该模型的成功也暗示了巨行星和小行星带在白矮星及其前身主序恒星周围存在的普遍性。”——看到没有，很多类似太阳的中等质量恒星形成白矮星后，把周围的小行星带摧毁了，形成了环绕白矮星的尘埃盘！！难道膨胀的红巨星就不能摧毁类地行星吗？？

在未来，为了延续地球文明，实现恒星际迁徙、移民，地球文明有必要开发如下技术：可控核聚变、毫秒脉冲星导航、亚光速的飞船等等，这样可以开发附近的恒星系统。

地球文明，薪火相传！！我们的目标是银河星辰！！星汉灿烂！！

没有发现外星人，那再好不过了，说明我们很可能就是宇宙中的第一批智慧文明。我们地球文明自己就应该主动成为遍布银河系的超级文明！！

草创于2020.06.11