如果地球有两颗太阳，那会如何？

我们的太阳是宇宙里一颗孤零零的单恒星，而其他恒星通常有一颗或多颗恒星陪伴。很长时间以来，人们甚至认为成双成对的恒星（双恒星）远比单恒星多。不仅如此，人们还知道三星系统、四星系统等。而键闭星（Nu Scorpii）是由7颗恒星构成。现有的估算数据告诉我们，小恒星大多是单恒星，大恒星则通常属于非常复杂的多星系统。像太阳这么大的恒星介于两种情况之间：一半是单星系统，一半是多星系统。许多科幻作品以这些恒星系统为题材，比如《星球大战》（Star Wars）中的塔图因行星（Tatooine）[1]，以及艾萨克·阿西莫夫所著短篇小说《日暮》（Notturno）中的6个卡尔盖什（Kalgash）天体。纵使科幻作家们热衷于此类幻想，天文学家却始终认为行星不可能绕多颗恒星转动，直到2011年，开普勒太空望远镜观测到了第一颗明显属于此类系统的行星。“开普勒-16b”是一颗气态巨行星，体积和土星一般大，围绕距离地球200光年的一个双星系统运动。环联星运转系外行星（太阳系外围绕两颗或多颗恒星运动的行星）的首次发现将科幻变成了现实。在那之后又有其他类似的发现。

在我们的太阳系里，太阳是单恒星，这是既定事实。同其他所有恒星一样，太阳也起源于一团巨大的氢氦星云，与太阳同时诞生的还有另外数千颗姊妹恒星。可惜太阳没有与这些姊妹恒星中的任何一颗形成多星系统，因为在数十亿年的时间里，银河系的潮汐力分散了它们。太阳系中质量最大的行星是木星，但也不过是太阳的1/1000。这就大大简化了行星的处境：单单太阳一个天体就占据了太阳系总质量的99.9%，这使太阳系能够保持稳定，确保其中的天体正常运转。地球生态系统十分受用于其近乎圆形的公转轨道——它使地球几乎能持续地接收到一定能量。但如果我们有两颗恒星，情况就不同了，并且是大不相同。

给太阳找个伴儿的第二种方法是，假设该伴星的轨道面非常大。如此一来，两颗恒星就能各自拥有一个行星系统。比如离我们最近的恒星系统南门二（Alfa Centauri）就属于这种情况，它由三颗恒星组成。最大、最亮的那两颗恒星（与我们的太阳相似）互相绕转，周期约为80年，双方轨道都特别长。距离最近时，这两颗恒星之间也足以容纳一个较小的行星系统，其中可能有许多宜居行星，并且它们不会受到各自轨道的严重干扰。但至今尚未观测到围绕这两颗恒星公转的任何行星。而第三颗恒星就更幸运了：比邻星（Proxima Centauri）是一颗暗淡的小红矮星，其轨道距离两位“姐姐”非常远，公转周期约为500 000年。凑巧，它还是离太阳最近的恒星，距离只有4.24光年。我们正是在比邻星周围发现了两颗行星，其中一颗也许能储存液态水。在这两颗行星上眺望天空，看见的比邻星就像一个橙色的球，比我们的太阳大3倍；而如果是晚上，则可以欣赏那两颗主要恒星，它们比在地球上看见的金星还要亮得多。

模仿南门二的情况，我们给太阳找一个双胞胎姐妹并取名埃利奥[3]。这两颗恒星相互绕转，周期相当长，约为160年。太阳与埃利奥同时运动，且相互对称。如何设定它们的轨道离心率至关重要。如果离心率太大，那么虽然周期长，但两颗恒星会有相距很近的时候，这就意味着整个太阳系都得遭殃：行星要么被抛往各个方向，要么在很短时间内被毁灭。而太阳和埃利奥对此却毫无感觉。如果轨道较圆，那么这两颗恒星永远都不会靠得特别近，它们之间会保留一块宽阔的独立空间，行星运动时不会受到太多干扰。但不管怎么说，外太阳系是保不住了：轨道太长的行星会定期碰上埃利奥，并被撞出太阳系。但位于内太阳系的火星及其以内的行星因为轨道更短，所以不会受到影响。如果太阳和埃利奥的轨道是完美的圆形，那么在地球上看这颗“入侵”的恒星时，就和在海王星上看太阳一模一样：仿佛在60亿千米外看一根大头针的针帽，亮度是太阳的1/1400、满月的200倍。距离这么远的埃利奥不会对地球上的气候造成任何影响，但它的亮度足以使地球的夜晚像太阳刚落下几分钟时那么亮。不过，一年当中只有一小段时间会出现这样的夜晚：实际上，天穹里的埃利奥看起来和其他任何一颗星星都一样。某段时间只有白天能看见埃利奥，接下来一段时间只有破晓前能看见，再之后只有夜里能看见，接着是黄昏时分，以此类推，有点类似月相变化。

不过，当太阳与埃利奥的轨道离心率极低时，情况会更有趣。这时地球气候就会受到明显影响了。要确保不引起麻烦，行星与埃利奥的距离至少应为日地距离的5倍。低于此距离，类地行星便会开始脱离轨道。在该距离下，埃利奥最亮时是太阳亮度的1/25，发出的能量会使地球略微升温。不过这一距离持续的时间很短，只有10年左右，但在此期间地球上的景观将会十分特别。很容易便可想象出人类会如何经历这一周期性阶段：焦急地等待最近点到来，并为此庆祝很长一段时间，历史也会围绕这一阶段书写。晚上也能看见埃利奥的那段日子里，由于距离太近，夜晚几乎和多云的白天一样亮，而白天则会经历两个“日”出和“日”落。埃利奥与太阳会面的那段时期，夜晚便是漆黑一片。经过最近距离之后，埃利奥又开始远离地球，它的光芒会减弱，很快便回到最初的情况，并持续150年。

给地球再找一个太阳的第三种方法是复制一个“开普勒-16”：所有行星同时围绕两颗恒星运动，仿佛这个星系里只有一颗质量翻倍的恒星。在这一情景中，太阳身边有一颗更小、更冷的恒星，我们叫它“天照”（Amaterasu），即日本神道教里“天空中光芒四射的伟大女神”。两颗恒星围绕共同的质心运动，周期为20天左右，轨道离心率较小。这种情况下要遭殃的是内太阳系。水星和金星将不复存在：它们轨道所在的位置会受到两颗恒星特别强烈的干扰，这两颗行星会在很短的时间内裂成碎片，或被抛到太空中去。地球陷入了一个微妙的处境：轨道是稳定的，但天照的存在导致它特别热，生物无法居住。因此最好把地球往外移一点。至于太阳系中的其余天体则几乎感觉不到变化。地球上的气候会变得不太稳定：由于天照的存在，气温将会随两颗恒星运动阶段的变化而同步变化。也就是说，除了自转倾角，导致地球上季节变化的原因又多了一个。夏天有几周太阳离地球更近，导致温度上升，而其他几周天照离得更近，天气会变得更凉爽。冬天也一样。地球上许多文学作品应该都会描述微红色光芒下糟糕的冰寒之景，或者是太阳距离更近时，那令人窒息的热浪。当一颗恒星挡住另一颗恒星时，这出“双星芭蕾舞剧”便会达到**。如果是天照被挡住，那变化很小；但如果是太阳被更暗的天照挡住，那么白天就会变得更暗、更冷。幸运的是，这种天食[4]现象最多持续几小时。

更复杂的情况也有可能，但概率很小。太阳系中心有3颗恒星的情况就不予讨论了，至少要保证有适宜生命居住的行星存在：这是因为行星轨道距离复杂的恒星系统越远，受到的影响就越小。从很远的地方看，仿佛所有天体都集中在唯一的中心点上。对于双星系统中的恒星来说，这样的轨道距离是安全的，仍能保证液态水存在，但对于三星系统或更复杂的系统来说，距离就太大了，无法使行星轨道保持稳定。再者说，一个系统里有3个天体质量接近，那么这个系统本身就是混乱的，它的结局可能会很糟糕：3颗恒星四处乱撞，行星便随之遭殃。已知的三星系统有半人马座α星——在距离一对双星外远得多的地方，第3颗恒星围绕它们转动。类似地，四星系统通常由相近的两对双星组成，一对绕着另一对转，比如“开普勒-64b”所在的系统。这是一颗与土星类似的行星，它围绕一对相距很近的双星公转，周期只有20天，双星中有一颗比太阳还亮得多，另一颗则更小、更冷得多。与它们相伴的另一对双星中有一颗近似太阳，另一颗约为太阳体积的一半，这两颗恒星相互绕转的周期约为380天。两对双星绕公共质心转动的周期为17 000年。因此，开普勒-64b所在系统中，不仅靠得更近的那对双星周围有行星，也许另外两颗恒星周围也分别有行星公转。论等级还能继续划分下去，但这么做已经没有意义了。

曾经，围绕一颗以上恒星公转的行星在科学界是件“新闻”，但今天我们已经找到了数十颗这样的行星。现在有理由推测宇宙某处还有更复杂的恒星系统，也许某个行星上真的看不见“日”落。如果真发现这样一颗行星，那我们就不能再抱怨说，无法完成所有工作是因为白天不够长了。

[1] 在电影中被设定为一颗围绕双星系统运动的行星。

[2] 米兰科维奇循环：地球绕太阳公转的轨道形状、自转轴倾角、自转轴摇摆等情况周期性地改变，进而导致全球气候发生周期性的变化。

[3] 即Elio，在希腊语中意为太阳。

[4] 这里指代天照或太阳被遮挡的情况。——编者注