打破常識，假如我們生活在雙星星繫上

如果太陽和另一顆恆星構成一個雙星系統，地球和上面的生物以及人類文明肯定會和現在完全不同。在這篇回答中，我準備詳細講述我想像中的雙星地球上，人類文明的命運。不過，在詳細分析這個問題以前，我們有必要先了解一下雙星。

（如果你只想看科幻，可以直接跳到第3節）

1. 雙星

雙星（double stars）是指從地球上觀察，距離非常接近的兩顆恆星。用肉眼觀察，雙星好像是一顆星，但是用望遠鏡就可以分辨出來。從這個定義，你也許已經看出問題了：從地球上觀察宇宙，所有的星星都被映射到一個被稱為天球的二維曲面上，所以看起來很近的星星實際上可能距離很遠。這樣的雙星叫做光學雙星（optical doubles），對天文學意義並不大。

我們真正感興趣的是聯星（binary stars）—— 距離很近，被雙方的引力作用束縛在一起，相互圍繞旋轉的雙星。

根據發現聯星的方法，可以把聯星分為以下類別。

目視聯星（visual binaries）：依靠望遠鏡就可識別的聯星。

非目視聯星（non-visual binaries）：望遠鏡無法識別，需要採用更專業的方法才能分辨的聯星。

下面簡單介紹一下用幾種不同的方法識別的聯星。

食聯星：如果兩顆恆星的軌道平面和地球觀察者的視線方向幾乎在一條直線上，從地球的角度看，兩顆恆星就會相互遮擋，造成周期性的亮度變化。

在上圖中，當兩顆恆星都在觀察者視野中的時候（1和3），亮度最高；當亮星遮擋暗星的時候（2），亮度次之；當暗星遮擋亮星的時候（4），亮度最低。通過這樣的周期性亮度變化，可以發現聯星。

光譜聯星（spectroscopic binaries）：相互圍繞旋轉的恆星總有一顆遠離我們，而另一顆向我們運動。這種運動可以通過光的多普勒效應辨別。你也許有過這樣的經驗，但火車拉響汽笛向你疾馳而來的時候，它的汽笛聲調比平常高，這是因為聲源向你運動使聲波壓縮，頻率升高的原因。而當火車遠離你而去的時候，它的汽笛聲調比平常低，這是因為聲源遠去把聲波拉長，頻率降低的原因。光也會有多普勒效應。當一顆恆星向你運動，它發出的光會被壓縮，在光譜上向高頻段運動。在視覺上，這樣的光會偏藍，所以這種現象叫做藍移。反之，當一顆恆星遠離你運動，它發出的光會被拉長，在光譜上向低頻段運動。在視覺上，這樣的光會偏紅，所以這種現象叫做紅移。

天測聯星（astrometric binaries）：有時候會發現一顆恆星會圍繞一個空無一物的位置搖擺，天文學家就會推測那個地方有一個發出很微弱的電磁輻射的天體，如中子星，或完全沒有電磁輻射的天體，如黑洞。這種方法也用於檢測恆星系中的行星，但是由於行星和恆星質量差異巨大，找到行星要困難得多。

組成聯星的兩顆恆星一般亮度差異比較大。我們通常把亮度較高的一顆叫做主星（primary star），而把另一顆叫做伴星（secondary star）。主星和伴星的軌道周期範圍很大，短的只有幾個小時，長的可以長達幾十萬年。

（註：「雙星」這個名字包括了由於引力作用相互圍繞旋轉的聯星和並無引力關係的視覺雙星。在習慣上很多時候提到雙星的時候，實際上就是指的聯星。遵從這個習慣，下文中我們都用「雙星」。）

大多數雙星都誕生於同一片原始星雲的雙胞胎，只有少數是在浪跡天涯的路上相互吸引而走到一起的結義兄弟。後面這種情況十分少見，因為恆星之間的相對速度通常很大。要形成雙星，需要第三顆恆星的加入，形成一個短命的三體系統。然後，這個多餘的恆星帶著多餘的動能被一腳踢開，剩下兩顆恆星就可以在穩定的軌道上跳起永恆的太空圓舞曲了。

在理想狀態下，兩顆恆星圍繞它們的共同質心在圓形軌道上公轉。它們之間質量的差別決定了軌道的形狀。下面是一些例子（圖中的十字是共同質心的位置）。

然而，這樣的理想狀態並不多。宇宙中總是充滿了各種引力干擾，比如路過的恆星，銀河系旋臂等等。每一次輕微的推動都會讓它們的軌道變形。雙星的真正軌道都是各種各樣的橢圓形。

2. 雙星系統中的行星

兩種不同的雙星系統以不同的方式構造自己的行星家庭。如果兩顆恆星距離很遠，它們可以有自己的行星。一顆恆星對另一顆恆星的行星影響甚微，所以我們可以把它們看成相互獨立演化的恆星系。如果一顆行星離自己的恆星的距離小於離另一顆恆星距離的1/5，它就可以穩定地運行在自己的恆星系這個避風的港灣。如果超過這個距離，它就會陷入兩顆恆星引力的漩渦，最終的歸宿只能是被拋出恆星系稱為一顆流浪行星或者被恆星吞噬。在這個前提下，兩個恆星系的規模都不會太大。

離我們最近的南門二（半人馬座α星），也就是《三體》中的三體恆星系統，就是這樣一個例子。其中兩顆主要恆星和太陽質量接近，它們在一個高偏心率的橢圓軌道上運行。兩星之間的距離在11.2到35.6個天文單位（天文單位指地球公轉軌道半徑）之間，所以它們不可能有像木星或土星這樣的氣態巨行星。這是因為，根據現有的恆星系演化理論，氣態巨行星只能在里恆星較遠處才能形成。即使它們有類似地球的岩質行星，也很可能會因為氣態巨行星的缺席而無法吸引彗星，所以會缺乏水分而無法孕育生命。

順便提一句，南門二實際上是一個三合星系統。第三個成員，比鄰星，是一顆暗淡的紅矮星。它運行在距離中心0.2光年的遙遠角落，對聚光燈下的兩個主要成員沒有明顯的引力作用，所以並不導致三體問題的混沌效應。

如果兩顆恆星距離比較近，行星就會圍繞兩顆恆星公轉。天文學家對這樣的行星很感興趣，給它們取名叫環雙星行星（circumbinary planets）。我想大家也會對它們感興趣，因為在這樣的行星上我們會看到兩個太陽的壯觀景象。而前面那一類行星卻沒有一個像樣的名字，我們只好把它們叫做非環雙星行星（non-circumbinary planets）。

環雙星行星的主要威脅是在中央運行的兩顆恆星，所以只有在遠離恆星的地區才能找到穩定軌道。據NASA的開普勒團隊的數值模擬，只有當行星的軌道半徑超過雙星之間距離3.5倍以上，行星才能運行在穩定軌道。

環雙星行星的形成過程和單恆星系（如太陽系）中的行星形成過程有很大差異。

根據現在的行星演化理論，恆星和行星誕生於同一團原始星雲。恆星點燃核聚變的歷史性的一刻，爆發出強烈的恆星風，把剩餘的原始星雲吹向遠方。距離恆星較近的地區只剩下了密度較高的塵埃。這些塵埃就是形成岩質行星（如水星，金星，地球，火星）的原材料。而離恆星較遠處，隨著恆星輻射能量密度降低，水可以以固態存在。在這條恆星系的「雪線」以外，恆星風減弱，大量氣體，塵埃和冰晶聚集，很容易形成氣態巨行星（如木星，土星）和冰巨星（如天王星，海王星）。這就是太陽系行星分布的大致原理。

把這個原理應用到雙星系統中，天文學家們得出了兩條推論：

在環雙星系統中，類似地球的岩質行星是不存在的。這是因為創造行星是一個非常精細的過程。原始行星的形成依賴於塵埃的碰撞和聚集。小規模的塵埃團引力十分弱小，很容易在強烈的碰撞四分五裂，各奔東西。在單恆星系統中，大量塵埃沿著相同的軌道公轉，彼此之間相對速度很小，才能慢慢成長成原始行星。而在距離雙星很近的區域，不規則的引力擾動十分頻繁，塵埃聚集十分困難。即使有聚集的塵埃團，也很容易被引力擾動一腳踢散。 氣態巨行星和冰巨星都在距離恆星較遠處。這一點和單恆星系統（如太陽系）是一致的。

開普勒望遠鏡的觀察結果符合上面的第一條推論：目前觀察到的環雙星行星確實都是氣態巨行星和冰巨星。被顛覆的是第二條。幾乎所有行星都在距離雙星很近的地方，有的甚至就在穩定軌道區的邊緣徘徊。再往前一步，就是萬劫不復的深淵。

對於這個令人尷尬的發現，天文學家找到的解釋是：行星軌道遷移。這個概念並不新鮮。在太陽系中，天王星和海王星應該就誕生於木星軌道以內，隨後在與木星和土星的引力角逐中被扔了出去。而現在發現的環雙星行星應該也是從遠處遷移進來的。雙星系統的奇妙之處就在於，行星們明智地在合適的地點紛紛停下了腳步，在懸崖邊上安居樂業。針對雙星系統的計算機模擬也證實了這種猜想。

然而，不能孕育岩石行星卻是一個巨大的遺憾，那就意味著天行者盧克不能站在塔圖因的大地上看兩個太陽的日落了。

美國的天體物理學家Ben Bromley 和Scott Kenyon 提出了不同的看法。他們認為，在雙星系統中，原始行星核會自動尋找到穩定的橢圓形軌道，而不會相互激烈碰撞。這樣它們就有機會逐步成長為岩質行星。這個新穎的觀點能否得到認同，將取決於開普勒望遠鏡在將來能否找到環雙星的岩質行星。在本文中，我們暫且採用這種觀點。這樣，雙星系統中就會有我們熟知的所有類型的行星了。

3. 非環雙星系統中的地球

如果地球在一個非環雙星系統中，也就是說地球圍繞雙星中的一顆恆星公轉，會對生命和文明造成什麼後果呢？

3.1 理想狀態

我們首先來考慮一種理想狀態：

地球仍然圍繞太陽運行在現在的軌道上。

太陽的伴星是一顆和太陽質量相當的主序星。

兩顆恆星距離120天文單位，按照圓形軌道相互圍繞旋轉。

在這樣的假設下，太陽系中20天文單位以內的行星都可以倖存。最外圍的行星是土星，而天王星，海王星和柯依伯帶都已經陣亡，奧爾特雲也早已煙消雲散。結合太陽系行星演化理論，我們在這裡做一個粗略的猜測。

木星，土星，天王星和海王星在太陽系的雪線外圍形成。

雪線以內，水星，金星，地球和火星相繼誕生。

地球與行星忒亞碰撞後，兩顆行星合并。碰撞的殘骸形成了月球。

木星和土星的巨大引力干擾阻止了雪線附近的行星生長，留下了大量小行星。

木星和土星把半數的小行星拋到外圍。這些本應該形成柯依伯帶的小行星無法對抗雙星的引力干擾，它們有的飛向茫茫太空，有的憤然掉頭沖向太陽系內部，對所有的行星進行持續上億年的大轟炸。

木星和土星形成穩定的共振軌道，把天王星和海王星拋到雙星系統的不穩定區。它們在兩個恆星系之間徘徊一段時間後，依依不捨地黯然離去。

隨後，行星軌道保持穩定，遷移速度十分緩慢。

大轟炸事件是地球生態環境發展歷程上的重要環節，因為它給地球帶來了生命的必要元素：水。地球本身通過火山爆發等過程能夠積累少量的水，但是遠遠不及隕石和彗星帶來的水量。在一個雙星系統中，大轟炸比真實的歷史更加猛烈，大大增加了地球的水量。所以地球的海洋面積應該比現在略大。

經歷了初生的陣痛之後，太陽系進入了一個寧靜的發展期。由於少了柯依伯帶和奧爾特雲，彗星幾乎沒有了，隕石也會大量減少。這對地球的生物圈來說是個好消息，但是我估計總體來說，影響是有限的。我們無法估計來自天外的災難對地球生命的演化有多大的影響。地球上曾經發生過多次大滅絕事件，但是原因大部分來自地球內部。6500萬年前的隕石撞擊是白堊紀-古近紀大滅絕事件的重要因素，但不是唯一原因。即使沒有隕石撞擊，滅絕事件仍然不可避免，恐龍和大量陪葬的物種仍然會滅絕，只是來得晚一些，過程慢一些而已。

當然，如果隕石撞擊大大減少，我們現在看到的生物圈肯定會有明顯不同，但還是可以樂觀的估計，智人仍然成功地登上了歷史舞台，創造出了輝煌的人類文明。

進入人類時代後，歷史進程按部就班的前進。人類進入除南極洲外的所有大陸；海平面下降，大陸隔離，各地的人類文明獨自發展。歐亞大陸的國家由於佔有了得天獨厚的自然條件，在文化和科技等方面大大領先；而人類的發源地，非洲，卻因為大陸南北走向，氣候差異太大，而無法順利發展農業；美洲大陸的文明更是因為缺少可馴養的大型動物而舉步維艱；與世隔絕的澳洲大陸上，上萬年來不但毫無進展，甚至連祖輩帶來這片大陸的技能都喪失了。航海技術的成熟導致了分離多年的文明大碰撞，落後的文明更加落後，甚至消失；領先的文明佔領了地球上多數的生存空間。

最後，人類發展到了現代社會，人類可以坐在家裡刷一點資訊；也可以去動物園參觀長相比較逆天的動物；無人駕駛的小車在火星上漫遊。當然，這不一定是21世紀，可能更晚，也可能更早。

在地球的夜空中，太陽的伴星是一顆十分奇特的天體。它的亮度很高，遠遠超過滿月，在白天也清晰可見，在夜晚更是無法直視。古代天文學家查看千年的觀星記錄，發現它在星空背景中慢慢移動，表現出和行星一樣的特性。但是，當近代天文學家用望遠鏡清晰地看到土星的光環的時候，這個奇特的天體仍然遙不可及。

最後，現代的大型望遠鏡告訴人們：它是太陽的伴星，質量和太陽相當，它的周圍運行著4個行星：包括兩個氣態巨行星和兩個在可居帶中的岩質行星。其中一顆岩質行星質量太小，無法維持大氣層，但是另一顆比地球略大，是一顆理想的生命行星。人們把它叫做地球2.0。無論在哪個時代，這都是爆炸性的新聞：宇宙中的智慧生命很可能就在我們家門口。人類社會中充斥著對外星人入侵的恐慌和對新世界的期盼。在得到確切的證據以前，這樣的爭論會持續上百年：太陽伴星的行星中，有沒有會威脅人類生存的智慧生命？

回顧上面的討論，我們不難看出，人類文明能走到今天，依賴於3個因素：

行星的形成和演化。

地球生物圈的形成和演化。

人類文明的發展進程。

誕生於同一團原始星雲的兩個恆星系可以說是站在同一條起跑線上，但是上面三點都是高度複雜的混沌系統，輕微的變化經過上億年的積累也會產生天翻地覆的蝴蝶效應。任何一個意外都可能使發展進程延後上萬年甚至導致文明的夭折。所以，兩個文明的發展程度勢均力敵的概率肯定是微乎其微的。在衝突發生的時候，科技落後上萬年無疑就意味著滅頂之災。人類完全無法估計伴星系中是否有文明，或者它發展到了什麼程度。那裡可能是火星一樣的荒漠，金星一樣的煉獄，也可能面目猙獰的外星人正在登上戰艦，準備征討地球。

懸在頭頂的達摩克里斯之劍會大大促進地球文明的發展。任何國家民族之間的爭端在整個人類生死存亡的危機面前都是微不足道的。所有國家都會團結起來，集中力量發展基礎科學，太空和軍事技術，以應付隨時可能到來的星球大戰。尤其是當新的行星探測技術告訴人們，地球2.0的大氣層含有豐富的氧氣和水蒸氣，幾乎可以肯定是一顆生命星球的時候，地球上的主要國家甚至停止了所有不必要的開銷，全力發展可以幫助星際作戰的科技。唯一值得寬慰的是，所有對準地球2.0的射電望遠鏡都沒有探測到電磁波信號。

當無人探測器最終降落在地球2.0的時候，發現上面有一個成熟的生物圈，但是並沒有絲毫文明的痕迹。這一次，地球2.0落後在生物圈的演化上，沒有及時發展出智慧生命。

這是一個皆大歡喜的大圓滿結局：危機解除，人類發現了新世界。轟轟烈烈的太空大航海時代拉開了序幕，人類在兩個恆星系建立大量殖民地，並且準備探索真正的星辰大海。

希望在這裡看到一場波瀾壯闊的星球大戰的讀者也不要失望，畢竟這篇回答不是一部太空史詩式的科幻小說。不過，好戲還在後面。

3.2 橢圓軌道上的雙星系統

上面分析的是一種理想狀態，兩顆恆星在接近標準的圓形軌道上面運行，雙方的距離基本上上保持恆定，所以對對方的行星影響很小。然而在真實的宇宙中，總是會有各種擾動讓它們的軌道變形。軌道就會越來越扁，最終形成一個偏心率極高的橢圓形軌道。在這個系統中，任何參數的微小調整都會造成巨大的變化，所以這裡有無窮無盡的可能。我們分析兩種典型的狀態。

3.2.1 周期性會面的恆星系

第一種狀態，我們仍然沿用前一節的設置：兩個太陽和各自的行星系統。當它們的軌道逐漸變得橢圓的時候，旋轉周期會變長。我們假設雙星軌道半長軸為100天文單位，半短軸為25天文單位。這樣兩顆恆星距離最遠的時候為173.2天文單位，而距離最近的時候僅為26.8天文單位。

它們的軌道周期可以用以下公式計算：

其中a是兩個橢圓軌道半長軸之和，G是萬有引力常數，M1和M2分別是兩個恆星的質量。代入數據，我們可以算出它們的軌道周期是47793年。也就是說，每隔47793年，兩顆恆星就會隔著26.8天文單位的距離上會面一次，然後分道揚鑣。這時候，行星的安全軌道在離自己恆星5.4天文單位以內。在人類出現以前的幾十億年中，這種會面已經發生過很多次，所以，木星和土星早已經和太陽系告別了。小行星帶就是太陽系的邊界。

假設下一次會面發生在並不遙遠的將來。屆時，人類的太空航行技術比現在略高，載人飛船可以毫不費勁的飛到太陽系的每一個角落。基於這個假設，太陽伴星在過去的兩萬多年內一直在向太陽系運動。在人類文明的一萬年曆史上，古代天文學家應該早就注意到了這個奇特的天體：它在夜空中無比明亮，遠遠超過滿月的亮度。通過查看數千年的天文記錄，人們也不難看出：它在夜空中慢慢移動，並且亮度一直在增加。無疑，這是一顆向我們走來的星星。

現代的天文觀測告訴人們準確答案：太陽伴星將在不遠的將來，帶著自己的行星來到距離太陽26.8天文單位的位置與我們會面。並且，它的地球2.0是一顆生命星球。這個消息在人類社會造成的恐慌甚至會超過前一節中的情形，因為人類失去了遙遠距離的屏障。從某種程度上說，入侵的外星人可能已經在路上了。它們之所以在過去沒有發動侵略，很可能是在等待雙方距離自然靠近，以便節省燃料。

人類的反應還是一樣：不遺餘力的發展科技，準備星際戰爭。然而遺憾的是，留給我們的時間太短，不足以建立一支有戰鬥力的太空艦隊。人類只能靜靜地等待那看不見的命運之手揭開底牌。幸運的是，外星人入侵併沒有發生。

劫後餘生的人類向地球2.0發射了載人飛船。飛船沒有在地球2.0著陸，只是從低軌道考察了整個行星，並用無人飛行器對部分地區進行了近距離觀察。傳回來的報告是，這確實是一個文明星球（在這部分我們稍微更改一下前一節的設定），上面布滿了大大小小的城市。只是這裡的智慧生命的文明程度只相當於人類文明的鐵器時代，遠遠不能發動星際侵略戰爭。這一次，人類仍然是幸運的，外星人輸在了第三條：文明發展的進程上。

雙星會面時距離很近，根據開普勒定律，在這個位置上它們的運動速度很快。所以，會面時間可能只有短短几十年。而人類決定進行載人探索的時候，已經接近雙星會和的最後階段了。以人類的航天科技，只能進行一次載人探索。然後，人類目送太陽伴星帶著它的行星們揚長而去。

驚魂初定，下一步的戰略又成了整個人類社會爭論的焦點。下一次雙星會面將發生在四萬多年以後。整個人類文明歷史還不到一萬年，雖然現在人類領先了，但是文明發展進程充滿了不確定因素，誰又能保證四萬多年以後還能保持領先呢？ 如果外星人確信自己已經領先，那麼不用等到下一次雙星會面，我們就會迎來鋪天蓋地的外星戰艦。

鴿派的觀點認為，兩個恆星系有足夠的空間容納兩個文明，人類應該和地球2.0的文明建立友好關係。好勇鬥狠的態度不利於人類文明在宇宙時代的長遠發展。但是這樣的觀點並不能得到多數人的支持。首先，人類並不了解地球2.0的智慧生命的天性。其次，即使他們暫時是愛好和平的，人類也必須永遠保持科技和武力上的優勢。這一點沒有人能夠保證。而且，最近一個世紀以來，為了以最快的速度備戰，人類已經中斷了文化，藝術和一些不重要的學科的發展。長此以往，人類文明肯定是後繼乏力的。

最後，鷹派的觀點佔據了壓倒性的優勢：人類的生存高於一切。我們應該繼續發展星際戰爭力量，以最快的速度建立太空艦隊，佔領地球2.0。當然，這並不意味著對原住民實行種族滅絕。它們將會居住在指定的保護區內，保留它們自己的生活方式。

兩百年後，人類太空艦隊踏上了太陽伴星系的征程。此時，即使地球2.0的外星人已經進入了熱兵器時代，它們應該也是不堪一擊的。所以，故事最終回到了和上一節同樣的結局。

3.2.2 太陽伴星——復仇女神

在前面的故事中，我們假設太陽伴星和太陽的質量十分接近，所以它們能夠擁有自己的行星系統。這種情況在宇宙中並不多見（南門二就是這樣一個例子），更多的情況是，兩顆恆星相差比較大，比如一顆像太陽一樣的主序星和一顆暗淡無光的紅矮星。一種比較極端的情況是，太陽伴星是一顆隱匿在黑暗中的棕矮星。

棕矮星被稱為「失敗的恆星」。它質量很小，在木星質量的80倍以下，不足維持氫核聚變，成為真正的恆星。但是，它可以通過氘或者鋰聚變反應產生微弱的紅外線輻射。如果太陽伴星是一顆棕矮星，和太陽相比，質量非常小。在它們的軌道上，太陽的運動基本上可以忽略不計了，而太陽伴星可以算是在圍繞太陽公轉。

在地球46億年歷史上，發生過很多次大大小小的滅絕事件。如果把這些滅絕事件放在一起，我們隱隱約約可以看出一點規律。下圖描繪了在不同歷史時期生物多樣性降低的情況。我們可以看出一個大致的周期。

下圖顯示了滅絕事件中物種消失的比例。在這張圖中，周期性更明顯了。

這個神秘的現象讓很多生物學家相信，地球上的滅絕事件按照2600萬年的周期重複發生。好像有一種神秘的力量定期出現，抹除地球上的主要物種，為新物種讓出舞台。地球內部的力量無法為周期性滅絕提供解釋。

於是科學家把腦洞開到了太空：太陽有一顆棕矮星或紅矮星伴星，在一個偏心率極高的橢圓軌道上圍繞太陽旋轉。按照它的公轉周期可以算出，它的軌道遠端距離太陽1.5光年，在奧爾特雲之外。當它進入太陽系時，它的引力會對奧爾特雲中的天體產生擾動，導致大量彗星和小行星隨之進入內太陽系，對所有行星進行轟炸。彗星和隕石對生物圈具有驚人的破壞力。如果這個理論是真的，那麼周期性滅絕也就不足為奇了。

這個太空中的神秘殺手被稱為復仇女神（Nemesis）。然而，對復仇女神星的搜索並不順利。從80年代到21世紀初，不同團隊的多次搜索都失敗了。同時，多數古生物學家逐漸形成了共識：大滅絕事件並不具有周期性。於是，復仇女神星的假設也就無疾而終了。

在這個回答中，我們不妨沿用這個理論：復仇女神星真的存在。地球當然是不用擔心的，面對太陽系早期的大轟炸事件，地球也照樣談笑風生。需要擔心的是人類自己。在這種假設下，周期性的滅絕事件也是真實的。為了增強戲劇性，我們不妨把滅絕事件的周期設置為1000萬年。

我們來看看一顆那顆滅絕恐龍的小行星撞擊地球的情景（下面的文字摘錄知乎《 恐龍是如何滅絕的？ -》）。

當那顆直徑約10公里的隕石掉進大海的時候，巨大的熱量把周圍的一切都氣化了。地殼中的岩石被熔化然後大量拋向空中。衝擊波和帶著100米巨浪的海嘯迅速殺死了距離隕石1000公里內的所有動植物。熔岩碎塊衝出了大氣層，環繞地球運行然後回到大氣層。幾個小時以後，它們造成了覆蓋了整個地球的火雨風暴。整個地球表面都成了烈火煉獄。烈火燃燒掉了全球的植被，同時殺死了無處躲避的動物。這時候，地球上70%的生物已經死亡了。

倖存下來的生物面臨一連串嚴峻的考驗。首先是6到8個月的黑夜。大量的灰塵直衝雲霄，進入平流層，蔓延覆蓋 全球，並遮住了陽光。依賴光合作用的植物陸續死亡。其次是酸雨。尤卡坦半島是一個十分糟糕的隕石著陸點，因為這裡的地層中含有大量的硫。隕石的衝擊產生了大量二氧化硫，在全球範圍內造成了持續的酸雨，又一次造成了殘餘的植物大量死亡。食物鏈徹底崩潰了。食草動物和食肉動物陸續遭到了滅頂之災。

最後的打擊是全球變暖。隕石同時也釋放出了地層中大量的二氧化碳。在冬天過去之後，開始了強烈的溫室效應，讓氣溫很快升高了20度。這一次的全球變暖持續了數百年。它的後果是生態圈的完全崩潰。地球上的多數地方成為了荒漠。到了這個時候，恐龍，已經完全滅絕了。

這樣規模的滅絕事件對地球生物圈造成曠日持久的破壞。生物多樣性需要1000萬年以上的時間才能恢復。在復仇女神星的暗中操縱下，多數滅絕事件都能達到這個程度。地球真正成了一個你方唱罷我登場的大舞台。今天的人類在這種災難面前肯定束手無策，只能和其他眾多物種一起走向滅絕。

今天的人類社會十分複雜，各個環節之間依賴程度很高。我們的生活要求所有環節正常運行，一點點風吹草動（如停電，交通中斷，作物歉收等）都會造成極大損失。災難之後的上百萬年時間，地球上都是由一片凄風苦雨的景象。即使部分人躲在地下掩體逃過一劫，也無法長時間生存，更不用說延續文明了。

下面繼續我們的故事。

一次大滅絕事件以後，一支靈長類的小型猿類僥倖沒有完全滅絕。它們艱苦在極端氣候下熬過了一百萬年，終於守得雲開見月明，迎來了全球生態環境復甦。它們走向各種不同的生態環境，演化成不同的形態。

滅絕事件600萬年後，一支世代居住在雨林的猿類由於氣候變化，開始了在熱帶草原的生活，並且逐漸習慣了直立行走。

滅絕事件750萬年後，它們學會了用石頭製作粗糙的簡單工具。

滅絕事件880萬年後，它們的毛髮逐漸退化，並且學會了製作更精緻的工具，獵殺更大的動物。

滅絕事件850萬年後，它們學會了用火加工食物。

滅絕事件990萬年後，它們具備了抽象思維和文化創造力，開始在藝術，音樂，儀式等方面的嘗試。從這一刻開始，我們可以把他們叫做現代人類了。

（註：他們雖然也是由猿類進化而來，但是和我們並不是一個物種，進化歷程也有所不同）

在這個過程中，不斷有群體離開它們生長繁衍的大陸，去探索新世界。然而，這些早期的開拓者們最後都因為不同的原因滅絕了。最後，在滅絕事件後990萬年離開舊大陸的人類散布到地球的每一個角落，建立了人類文明。但是，他們並不知道，留給他們的時間只有10萬年了。

9萬多年以後，人類進入了現代社會。現代地質學和古生物學讓他們認識到，不同地層中的化石來自不同時代的古生物，它們都已經滅絕了。然而，真正讓他們震驚的是，地層中還出現了1000萬年以前的史前文明遺迹，比如建築物的廢墟，機器的殘骸，以及它們的主人的化石。這是一種犬科動物進化而來的智慧生命。從這些遺骸分析，它們的文明發展到了蒸汽機時代。繼續挖掘更深的地層，人們發現了另一個史前文明，它是有一個爬行類的智慧生命建立的。在滅亡的時候，它們發展到了電氣時代。再往深處，更古老的智慧生命被陸續發現。當然，不是每一個1000萬年都有文明出現。

周期性滅絕定律自然而然地浮出水面。但是這不僅僅是生物的滅絕周期，同時也是文明的滅絕周期。更恐怖的是，按照底層年代計算，下一個滅絕的時刻已經到了。大滅絕隨時可能發生。自從有天文學家提出周期性滅絕的原因可能是太陽伴星復仇女神，所有的天文望遠鏡就開始掃描太陽系周圍每一個可能隱藏。不久，已經穿過奧爾特雲，向太陽系疾馳而來的棕矮星就在紅外線望遠鏡下現出了本來面目。據計算，彗星和隕石的狂風暴雨將在100年後抵達地球。

面對迫在眉睫的滅世災難，人類應該何去何從，這自然又成為了人類社會議論的焦點。比較有代表性的觀點有以下幾種。

發展宇航科技，在災難來臨以前離開地球。雖然從現在的人口數量來看這並不現實，但是面對災難，人口出生率必定會大幅度下降，畢竟把更多的孩子帶到這個註定要滅亡的世界是沒有意義的。

這種觀點的缺點也很明顯。首先，離開地球後，人類的新家在哪裡？雖然已經人類發現了一些太陽系外的行星，但是對它們的細節一無所知。100年後能不能找到另一個地球？第二，即使能夠找到，那也需要上千年的太空旅行。人類能夠在太空中生存，並且解決太空中的種種未知的危險嗎？最後，100年的時間夠不夠獲得足夠的科技和工程力量來製造可以維持大量人口的飛船，這一點誰也無法保證。

發展小行星攔截技術，避免任何具有破壞性的小行星撞擊地球。這種觀點獲得了最多的支持。然而，它的風險也很高。能不能在100年內發展出有效的攔截技術不說，就算有了這種技術，誰又知道小行星到來的密度和大小。如果大型的小行星（直徑10公里以上）成群結隊而來，哪怕漏過一個，對人類也是滅頂之災。

修建大型的地下掩體躲避災難。很少有人把這種方法作為唯一的救世良策，因為小行星撞擊必將嚴重破壞地球的生態環境。即使在掩體中躲過了災難，出來以後還是難逃滅絕的命運。不過，這個辦法可以作為攔截小行星戰略的補充。如果有較小的隕石突破防線，人們可以依靠掩體躲過直接撞擊的災難。

不同的國家做出了自己的抉擇：三種策略都有國家採納。其中，投入最大的是小行星攔截技術。有效攔截小行星的前提是及早發現。在這種時刻，只要給它一點微小的推力，讓它的軌道產生微小的偏離。最終，它就會和地球擦肩而過。如果發現時間太晚，就只能採用暴力的破壞手段了。對於直徑1公里以上的小行星，提前10年發現難度並不大。這種情況下，可以用以下幾種技術對付它。

撞擊。用大質量的飛船撞擊隕石，使它偏離航向。這種方法看似簡單，但是實用性並不強。人類很難製造出有足夠質量的飛船。

核武器。用核武器在小行星旁邊近距離爆炸，產生的衝擊波和輻射可以給小行星一個推力，讓它偏離軌道。這種方法對一些結構鬆散的小行星不太理想，爆炸可能讓小行星分裂，增加追蹤的難度。

光壓。在小行星的一側塗上反光顏料，那麼這一側就會收到更強的太陽光的推力。這個推力雖然很小，但是在10年時間內產生的推動仍然能夠達到目的。但這樣做的難度也不小，因為小行星會自轉，很難保證持續的光壓。

火箭推動。在小行星上面安裝火箭發動機，推動它偏離原來的軌道。這似乎是最直截了當的方法，但是它的難點仍然在於小行星的自轉。

引力牽引。這是已知最可靠的方法。用一個足夠質量的飛船在小行星旁邊飛行，讓飛船的引力慢慢引導小行星偏轉。這個方法雖然很慢，但是可以避免以上所有方法的弱點。

如果在最後時刻才發現的小行星（如撞擊前2-3個月），那麼唯一的方法就是核武器攻擊了—— 用高能量的星際導彈攜帶大當量的氫彈，深入小行星內部進行爆破，把小行星炸成盡量小的碎片。雖然最後大量的碎片仍然會落向地球，但是這種程度的災難已經在人類可以接受的範圍內了。要爆破直徑幾公里的大型小行星，需要的氫彈當量也是驚人的，至少超出了人類目前的武器製造能力。幾十年後，也許就不成問題了。如果這一步也失敗，那麼人類文明就只能加入地層中的史前文明家族，等待未來的文明來發掘了。

人類建立了大規模的小行星監視系統。除了原有的地面和地球軌道望遠鏡，還有大量運行在環日軌道上的望遠鏡掃描著有潛在危險的每個方向。幾乎所有的資源都集中在航空，核武器和相關技術開發。同時，無數地下掩體也在世界的每個角落緊鑼密鼓的進行著。對人類未來持悲觀態度的國家則開始在地球軌道修建大型飛船，準備逃離。

80年以後，5個和地球十分相似的太陽系外行星被發現。雖然沒有任何光學圖像，但天文學家說有80%以上的概率人類可以在那裡生存。20多艘大型飛船帶著50萬人離開了地球，分5路分別飛向各自的目的地。他們要經歷上千年的旅程，跨越茫茫太空，去延續人類文明的火種。

這時候，被複仇女神星裹挾而來的小行星也進入了海王星軌道。小行星監視系統開始運行，接收來自各處望遠鏡的信號，計算小行星的參數，預測它們在未來幾十年內的軌跡。實際上，完全精確的預測一顆小行星的未來軌跡是不可能的。它在太陽系中的運動會受到很多天體的引力干擾，一點點誤差就會讓所有的計算努力付之東流。所以，計算的結果只能用概率表示。對於直徑在1公里以上，撞擊地球概率在50%以上的小行星，必須馬上採取措施。對於其他概率較低的小行星，則保持繼續觀察。隨著距離靠近，計算的難度下降，在決定是否採取措施。

無數無人駕駛的飛船帶著不同的工具迎向小行星飛來的方向，根據每個小行星的特點採用不同的應對措施。大多數是引力牽引飛船，少數攜帶者光壓或者火箭發動機裝置。在開始階段，一切都十分順利，整個人類為此歡欣鼓舞。然而，接踵而至的小行星數量很快超過了人類的應付能力。對於部分實在無力照顧的小行星，只能用氫彈衝擊的方法，這也直接導致了部分小行星分裂，大大增加了小行星的數量。

奧爾特雲天體含有大量的冰，在進入內太陽系後由於太陽風和光壓作用，都長出了長尾巴，變成了彗星。這時候地球的夜空布滿了彗星，應該十分壯觀，不過人類已經沒有閒情逸緻去欣賞了。

生死存亡的時刻終於來臨了。雖然木星和土星用自己的引力為地球吸引了部分襲擊，但是還是有大量小型隕石降落拖著長長的火尾劃破長空，降落地面。其中大的直徑超過500米。降落點的人都提前疏散或者進入了地下掩體。雖然部分城市化為焦土，但是人員傷亡並不大。接著，漏網的大型小行星也接近了地球。別無選擇的人類用核彈擊碎了小行星，部分碎片如同流星火雨在地球大氣層掠過，一個接一個的城市變成廢墟。

奧爾特雲範圍很大，不同位置的小行星在不同的時間加入復仇女神的恐怖組織，形成對地球的長期威脅。所以，對地球的轟炸持續了近100年。

雖然地球幸運的避免了所有的致命打擊，但是已經元氣大傷：所有的城市都已經毀壞，地表生態環境惡化，全球氣候惡化，人類只剩下了原來的十分之一。災難過去，人類可能需要幾個世紀的時間才能重建家園。然而，他們終究成為了地球歷史上第一個戰勝周期性滅絕的智慧物種，贏得了1000萬年的發展時間。等下一次復仇女神星回歸的時候，應該已經無法對人類形成威脅了。

逃離地球的飛船已經遠遠離開了太陽系，再也無法聯繫。沒有人知道他們的結局。

4. 環雙星系統中的地球

在一個環雙星系統中，地球形成於可居帶，並一直在自己的軌道上穩定運行，孕育出了生物圈和人類文明。金星運行在地球軌道的內側，仍然因為失控的溫室效應變成了人間煉獄。水星因為距離雙星太近，已經葬身火海。而木星，土星，天王星和海王星在太陽系的雪線以外形成，經過數億年的時間，也遷移到了可居帶內。由於兩個太陽產生的輻射能量大於一個太陽，所以可居帶也向外移動。

現在，太陽系的可居帶十分擁擠，但是我們終究達到了目的：看到兩個太陽出現在天空的壯麗景象。

兩個太陽距離很近，軌道周期只有幾天。在兩個太陽旋轉的不同階段，地球得到的輻射能量差別比較大。兩個太陽都可見的時候，能量最高；一個太陽被另一個遮擋的時候，能量最低。這種現象可能導致地球的氣溫在幾天時間內快速變化，形成和現在不同的氣候和物種。

這樣的地球和看起來好像是一個平平無奇的世界，除了兩個太陽的奇景和不同的氣候，人類應該沒有機會在家門口找到外星生物了。而實情並非如此，這個太陽系中能孕育生命的不只是地球。

首先，海王星和天王星原本是冰巨星，含有大量的固態水和甲烷。進入可居帶後，它們變成了巨大而且深不見底的海洋星球。數十億年後，它們很可能孕育出各種海洋生命。其次，木星和土星的部分衛星具有足夠大的質量，可以保持自己的大氣層，在進入可居帶後也可以產生自己的生物圈。所以，現在的太陽系是一個熱鬧的世界。

它們在地球形成以後幾億年進入可居帶，生命演化（如果有的話）遠遠落後於地球。所以人類沒有擔心外星人入侵的必要。相反，它們倒是為人類提供了理想的殖民地。那麼，我們就以輕鬆的心情來欣賞這些奇特的外形生物吧。

木衛四（Callisto），木衛三（Ganimede），木衛二（Europa）和土衛六（Titan）都有孕育生命的潛力。其中木衛二表面覆蓋著冰層，而內部也液態水的海洋。冰層溶化後，也是一個海洋世界。木衛四，木衛三和木衛二引力比地球小得多，上面的動物和植物都比地球的高大。如果它們有了智慧生命，可能就會和電影《阿凡達》的情景十分相似。

至於木星和土星本身孕育生命的可能性應該不大。不過，卡爾 薩根曾經想像過木星大氣中的奇特生物。就把它們放在這裡作為回答的結尾吧。

下沉者（sinkers）：它們是木星大氣中的微小生物，用大氣中的原料和陽光製造養料。它們短暫的生命就是從木星大氣上層降落到下層被高溫高壓殺死的過程。在死亡之前，它們會繁殖後代，讓上升氣流把它們的後代帶到大氣上層。

漂浮者（floaters）：它們是碩大的氣球狀生物，直徑可以達到幾公里。它們漂浮在木星大氣中，以下沉者為食。

獵手（hunters）：它們是巨大的鳥狀生物，盤旋在木星大氣中，捕食漂浮者。

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