天文科普:剛賞完超級紅月的美,來看看月球的其他“能耐”
來源:科技日報
發布時間:2021-07-29
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  “可憐今夕月,向何處,去悠悠?是別有人間,那邊才見,光影東(dong) 頭?”在古人眼中,月亮從(cong) 來都是最具詩情畫意的天體(ti) 。把酒對月,它帶給了人們(men) 無數的疑問。月亮從(cong) 何而來?為(wei) 什麽(me) 會(hui) 高掛夜空?如果沒有了月亮,地球將麵臨(lin) 哪些變化?

  潮汐減弱,磁場消亡 

  如果沒有月亮,對地球最直接的影響就是潮汐現象的減弱。月亮是產(chan) 生海洋潮汐的主要“推手”。沒有了月亮,每日洶湧的潮起潮落將不複出現,取而代之的,將是海浪的輕柔波動,洋流將改變方向,進而造成氣候的巨大變化。海平麵也會(hui) 受到影響,失去了月亮引力的牽引,海水會(hui) 幾乎均勻地分布到整個(ge) 地表,兩(liang) 極的海平麵將大幅上升。

  月亮與(yu) 潮汐對地球的影響還不止於(yu) 此,它們(men) 還是地球磁場的“守護者”。地球有一個(ge) 固態的內(nei) 核,在它外麵環繞著一圈液態的外核,內(nei) 外核中的主要物質都是鐵。外核的溫度從(cong) 接近地幔處的4000多攝氏度增加至接近內(nei) 核處的6000多攝氏度,幾乎和太陽表麵一樣熾熱。熔融的鐵在這裏成為(wei) 了等離子態,它們(men) 在外核中做對流運動,就像“發電機”一樣,形成了強大的感應磁場。

  正是這個(ge) 磁場保護著我們(men) 免受來自太陽高能帶電粒子的傷(shang) 害,而且還阻止了太陽風對地球大氣的剝蝕。最新研究表明,月亮的引潮力正是驅動外核產(chan) 生對流運動的主要因素,它在外核中產(chan) 生的能量每秒以萬(wan) 億(yi) 焦耳計,讓“地球發電機”保持活力,從(cong) 而維持了地球的磁場。

  如果沒有月亮,地球磁場會(hui) 大大減弱甚至消失,太陽風將“吹散”地球大氣,高能輻射也將直撲地表,生命將麵臨(lin) 滅頂之災。

  地軸搖擺,氣候瘋狂 

  月亮還有一個(ge) 關(guan) 鍵作用,就是讓地球的自轉軸保持長期的穩定。我們(men) 知道地球的赤道麵和它的公轉軌道麵(黃道麵)並不重合,存在大約23.5度的傾(qing) 角,這使得地球上有了春夏秋冬四季之分。

  由於(yu) 地球在自轉,赤道上的轉速最大,這使得它的形狀不是一個(ge) 正球,而是兩(liang) 極稍扁、赤道略鼓的近似橢球形。月亮和太陽都在黃道麵附近運行,它們(men) 的引力所導致的引潮力,有把地球隆起的赤道部分拽向黃道麵,從(cong) 而使傾(qing) 角變小的趨勢。但由於(yu) 地球在快速自轉,它們(men) 的努力並沒有“得逞”,最終的結果就是“互相妥協”——傾(qing) 角還是基本穩定在23.5度不變,但是地球自轉軸的指向卻在空間中緩慢地改變著方向。

  如果沒有月亮,地球的自轉軸將會(hui) 發生大幅擺動,變化幅度甚至可以超過90度。傾(qing) 角的變化將導致地球氣候的巨大改變:當自轉軸垂直於(yu) 公轉軌道麵時,地球上每一個(ge) 角落全年接收到的太陽熱量基本上是恒定的;而當自轉軸變得平行於(yu) 公轉軌道麵時,一年中,人們(men) 會(hui) 有半年時間暴曬在烈日之下,而另外半年則將在黑暗和嚴(yan) 寒之中戰栗不已。每年都隻有酷暑和嚴(yan) 寒兩(liang) 個(ge) 極端難捱的季節。

  其他影響,難以估量 

  隨著研究的深入,人們(men) 發現月亮對我們(men) 的重要性可能大大超乎想象,還有許多其他影響難以準確估量。

  如果沒有月亮,地球上的生命可能難以形成,或者要延遲幾億(yi) 年。大約在40億(yi) 年前,月球離地球比今天近得多,地球上的潮汐可能比今天大上千倍。那時的地球,自轉周期隻有6小時左右,每3個(ge) 小時就經曆一次漲潮。潮水退卻後形成的水窪因太陽曝曬而蒸發,留下鹽分、礦物質和有機化合物。頻繁的潮汐“濃縮”了這些化學物質,它們(men) 在太陽輻射下發生化學反應,從(cong) 而生成更複雜的有機化合物,例如脂肪酸和蛋白質等,並最終導致了生命的形成。

  如果沒有月亮,我們(men) 很可能要為(wei) 缺少金、鉑等重金屬而大傷(shang) 腦筋。月亮產(chan) 生於(yu) 大約45億(yi) 年前的一次超級大碰撞——一個(ge) 火星大小的天體(ti) “忒伊亞(ya) ”和地球的碰撞。地球損失了大部分原始地殼,“忒伊亞(ya) ”的外殼和部分地幔也被撞得粉碎,這些飛濺而出的物質最終凝聚成了月亮。而“忒伊亞(ya) ”富含重金屬的核心則留在了地球上。我們(men) 今天開采的金屬礦,絕大多數都來自它。而地球本身的重金屬基本都沉積在了核心,隻有在火山噴發的時候才可能“重見天日”。

  如果沒有月亮,地球可能會(hui) 遭受更多的小行星撞擊,而且由於(yu) 自轉更快而成為(wei) 颶風的天堂,令我們(men) 的家園建設困難重重……

  如果沒有月亮,無數生物的生物鍾將會(hui) 徹底改變。夜空黑得伸手不見五指,貓頭鷹的覓食會(hui) 更為(wei) 困難,昆蟲會(hui) 找不到配偶,與(yu) 潮汐同步的魚類覓食和繁殖將出現紊亂(luan) ……

  感謝月亮,它助力了生命的形成,看護著生命的成長。而且相信在不久的將來,它還將成為(wei) 人類踏出地球的第一站,成為(wei) 我們(men) 探索其他天體(ti) 的太空大本營!(李 鑒 作者係北京天文館副研究員)


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