行星畅想曲之二——兄弟

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一、前言
据我所知，任何相互环绕运行的天体，实际上都是围绕着他们的共同质心在运动。如下图所示：

那么基本上就有两类情况：
1 共同质心处于其中一个天体内部
2 共同质心位于二者之外
前者的例子比如太阳和地球，她们是恒星与行星的关系；再比如地球和月球，他们是行星与卫星的关系；而后者的例子比如南门二AB，她们是双恒星系统，宇宙中此类现象多如牛毛；再比如冥王星及其卫星卡戎。


二、开始想象
那么，上述第2类情况中，会不会出现两个行星的“双行星”系统呢？而且如同中了500万大奖那样，主星和伴星都具备产生和发展生命乃至文明的可能？
试想把现在地月系统中的月亮放大，大到火星大小或更大，当然地月距离也要放大，不仅仅要超过洛希极限，更要远到不导致严重的地质和海洋、气象灾难为止。然后同样处于适居带黄金地段的地球和“大月亮”是否成为宇宙中难得的生命天堂——一个双份的惊喜呢？当然，你也可以理解为，把冥王星和卡戎按一定比例扩大，然后调整相互间距以及和太阳的位置。


三、形成及演化历史的猜测
构想中的这类兄弟比翼的双行星系统，她的构成很可能也类似地月系统：早期地球遭到剧烈撞击，分裂出去的那部分就形成了月亮，当然，在兄弟系统中弟弟要大的多，至少要达到满足现在我们已知的可以诞生和发展生命的那个规则的最低要求限度。而且，参考地月系统产生及发展理论，兄弟双行星早期也会非常近，从彼此的地面上看一定壮观的不得了。然后经过数亿万年的相互远离过程最终达到一个类似现在地月系统的平衡距离。在这个漫长过程中，兄弟之间很可能相互成为对方的自传稳定器和自传减速器，就像月亮之于地球的重要作用那样。极可能，弟弟的自转先被哥哥锁定了，如同月亮那样永远一面向着我们；而哥哥的自转也可能被弟弟锁定，毕竟这个月亮的个头大的多，作用也大的多。


四、理性分析及感性的联想
现在，请允许我像托马斯·维德那样，坐在椅子上两腿一蹬桌腿向后退去，惬意的等待天文学、物理学、地质与气象等等学科的专家们对这个构思进行可能性、定性和定量方面、其他细节、乃至更多联想等方面的深入分析与完善。请不要剥夺我这个乐趣，谢谢。

LZ辛苦，学习了。

补充一句，那个动画中两个行星间的红点就是共同质心，当然，动画里的天体尺寸和距离等都是示意，出于演示的方便没有也不可能按真实比例来制作。同样的，如果需要原版高清的动画，可以联系我和我的群：QQ595468019  群49479179。

不太可能，表面引力的剧烈变化，不会形成这种较为稳定的大气圈环境

我先从天文学方面定性说说这种可能性有多大。

按照现在行星的理论，宜居带区域的粒子数量总是不多的。由于它们必然形成于雪线之内，原恒星的辐射早就导致了大量气体的散失，剩下的只有尘埃合并而成的星子。
可以说，形成地球—月球系纯属偶然，而吸积作用注定了不太可能形成规模相当的星子，要能接近而不是发生合并或撞碎更是极难。关键在于，这样的系统可能无法满足角动量要求（主要在于我没有这种模拟计算能力）。所以，形成双地球系统的概率超低，比地月系统更低好几个数量级。
至于形成后是否会被其他行星和恒星的引力扰动而拆散，我没有计算能力，说不出。

当然咯，宇宙这么大，这种可能性也许不是0。至于形成以后，大约10亿年吧，双行星系统应该能互相锁定，以后的演化倒是没有特别意外之处了，好像稳定的大气层应该能形成的吧，海洋的潮汐最后也不大了，但双星系统的自转肯定很慢。

其实这里的区别在于，双星系统是一块气体云分裂为二（最后的双星大小差不多）或者其中一个恒星先形成，吸积过程的湍流形成了第2个恒星（双星可能差别较大），这样的条件就很宽泛了。

恩，确实很有可能兄弟的自转都被对方锁定，弟弟先被锁定，而且几乎一定会被锁定，哥哥在若干亿年后也会锁定下来。于是一昼夜就是一个月，两个行星上都有一个半球永远面向对方。诞生生命及文明后，在行星的某个特定地点，天上的太阳和巨大的伴星将同样雄伟，“日月同辉”这个成语在最早的文化中就会出现。

我随便假设了一套数据：比如哥哥的质量大约为地球的1.2-1.3倍，弟弟的质量是哥哥的1/5或1/6（如果是1/9就是火星了，如果我没记错的话），兄弟密度都和地球大致相当。二者间经过数亿年稳定调整后的距离是60多万公里（暂定）。有个极小的卫星围绕二者共同质心旋转，甚至不是非常完整的球体。恒星是个红矮星，带有两个行星，兄弟位于第一行星轨道，在很多AU外的距离上还有个类木行星，对第一行星轨道的引力影响较小。

至于可能性，1是本来就是个想象，一个思维游戏，如果较真讨论起来就失去乐趣了，2是如你所说，既然地月系统这么看起来不可能的现象都成为事实了，那以宇宙的规模，这个兄弟系统的可能性就不会是0，那么也就有了进行这场游戏的基础。

最后，关于冥王星及卡戎系统的形成及演进历史，有没有相关的理论解释和科普类介绍？

回复 7# 智子

貌似还没有统一的认识，等待新地平线号到达吧。可能是同一块小云团分裂的，也可能是后来俘获的。
倒是海卫一的成因，是基本认识统一的——一个类冥矮行星被海王星逆向俘获。

很好的创造性思维啊