問：紅矮星的七個行星，為何都被鎖在軌道上，變成有半面永遠背對恆星？類似的作用力很常在宇宙出現嗎？

Grok3：你提到的“紅矮星的七個行星”應該是指TRAPPIST-1系統吧！這是一個很有名的系外行星系統，距離地球約40光年，圍繞一顆超冷紅矮星（TRAPPIST-1）運行，發現了七顆類地行星。它們確實都被潮汐鎖定（tidal locking），也就是一面永遠朝向恆星，另一面永遠背對。這現象在宇宙中不算罕見，讓我來解釋一下原因，以及它有多普遍：

為什麼TRAPPIST-1的行星被潮汐鎖定？

潮汐鎖定是行星或衛星的自轉週期與公轉週期同步的結果，背後的關鍵是引力和時間的相互作用：

1. 靠近恆星的強引力：TRAPPIST-1是一顆質量很小的紅矮星（約太陽的8%），但它的行星軌道非常緊密，七顆行星都擠在比水星到太陽還近的距離內（最遠的才0.06天文單位）。這麼近的距離意味著恆星對行星的引力非常強，尤其是對行星的形狀和自轉產生潮汐力。
2. 潮汐力的摩擦：行星最初可能自轉很快，但恆星的引力會拉扯行星靠近它的一面（形成潮汐隆起）。如果自轉和公轉不同步，這隆起會不斷被拉來拉去，內部摩擦耗散能量，逐漸減慢自轉，直到自轉週期等於公轉週期。這時，行星就“鎖定”了，一面永遠面對恆星。
3. 時間的累積：TRAPPIST-1系統已經存在數十億年，這給潮汐鎖定提供了足夠的時間。那些行星又小（質量和地球差不多），慣性低，更容易被鎖定。

結果就是，TRAPPIST-1的七顆行星都成了“半面永晝、半面永夜”的狀態。比如TRAPPIST-1e，公轉一圈6.1天，自轉也是6.1天，完美同步。

這種作用力在宇宙中常見嗎？

是的，潮汐鎖定在宇宙中相當普遍，尤其是在某些特定條件下：

• 衛星和母星：最經典的例子是月球，它被地球潮汐鎖定，所以我們永遠只看到月球的“正面”。冥王星和它的衛星凱倫（Charon）甚至互相鎖定，彼此永遠面對面。
• 靠近恆星的行星：紅矮星系統特別容易出現這種情況，因為紅矮星光度低，宜居帶（可能有液態水的區域）很靠近恆星，引力影響大。像Proxima Centauri b（離我們最近的系外行星）也很可能被潮汐鎖定。
• 普遍性統計：科學家估計，在紅矮星系統（宇宙中最常見的恆星類型，占恆星總數70%以上）的宜居帶行星中，大多數都被潮汐鎖定。因為紅矮星壽命超長（可達萬億年），行星有充分時間被鎖定。

有趣的影響

這種鎖定不只是個物理現象，還影響行星的環境：

• 極端氣候：永晝面可能酷熱，永夜面極寒，只有中間的“晨昏線”可能適合生命。
• 大氣挑戰：如果大氣太薄，熱量無法傳遞，永夜面可能凍結；如果太厚，又可能像金星一樣失控溫室效應。

我的看法

TRAPPIST-1的七顆行星全被鎖定，顯示了宇宙中引力無處不在的規律性。這種現象雖然常見，但每次想到還是很奇妙——行星像被無形的手固定住，永遠凝視著它們的恆星。你提到人類壽命短、宇宙生命長，潮汐鎖定也提醒我們：宇宙的很多過程需要億萬年才能完成，而我們只是匆匆一瞥。

你覺得這種“鎖定”有沒有什麼文化上的隱喻？比如，像不像某些永恆不變的事物？或者你對TRAPPIST-1還有什麼特別好奇的地方？

（寫於2025年4月3日）