剛賞完超級紅月的美,來看看月球的其他“能耐”
5月26日晚上,超級月亮恰逢月全食,一輪紅色的圓月點亮夏夜星空。
“可憐今夕月,向何處,去悠悠?是別有人間,那邊才見,光影東頭?”在古人眼中,月亮從來都是最具詩情畫意的天體。把酒對月,它帶給了人們無數的疑問。月亮從何而來?爲什麼會高掛夜空?如果沒有了月亮,地球將面臨哪些變化?
如果沒有月亮,對地球最直接的影響就是潮汐現象的減弱。月亮是產生海洋潮汐的主要“推手”。沒有了月亮,每日洶涌的潮起潮落將不復出現,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。海平面也會受到影響,失去了月亮引力的牽引,海水會幾乎均勻地分佈到整個地表,兩極的海平面將大幅上升。
月亮與潮汐對地球的影響還不止於此,它們還是地球磁場的“守護者”。地球有一個固態的內核,在它外面環繞着一圈液態的外核,內外核中的主要物質都是鐵。外核的溫度從接近地幔處的4000多攝氏度增加至接近內核處的6000多攝氏度,幾乎和太陽表面一樣熾熱。熔融的鐵在這裡成爲了等離子態,它們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。
正是這個磁場保護着我們免受來自太陽高能帶電粒子的傷害,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生對流運動的主要因素,它在外核中產生的能量每秒以萬億焦耳計,讓“地球發電機”保持活力,從而維持了地球的磁場。
如果沒有月亮,地球磁場會大大減弱甚至消失,太陽風將“吹散”地球大氣,高能輻射也將直撲地表,生命將面臨滅頂之災。
地軸搖擺,氣候瘋狂
月亮還有一個關鍵作用,就是讓地球的自轉軸保持長期的穩定。我們知道地球的赤道面和它的公轉軌道面(黃道面)並不重合,存在大約23.5度的傾角,這使得地球上有了春夏秋冬四季之分。
由於地球在自轉,赤道上的轉速最大,這使得它的形狀不是一個正球,而是兩極稍扁、赤道略鼓的近似橢球形。月亮和太陽都在黃道面附近運行,它們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面,從而使傾角變小的趨勢。但由於地球在快速自轉,它們的努力並沒有“得逞”,最終的結果就是“互相妥協”――傾角還是基本穩定在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着方向。
如果沒有月亮,地球的自轉軸將會發生大幅擺動,變化幅度甚至可以超過90度。傾角的變化將導致地球氣候的巨大改變:當自轉軸垂直於公轉軌道面時,地球上每一個角落全年接收到的太陽熱量基本上是恆定的;而當自轉軸變得平行於公轉軌道面時,一年中,人們會有半年時間暴曬在烈日之下,而另外半年則將在黑暗和嚴寒之中戰慄不已。每年都只有酷暑和嚴寒兩個極端難捱的季節。
其他影響,難以估量
隨着研究的深入,人們發現月亮對我們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,或者要延遲幾億年。大約在40億年前,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,自轉週期只有6小時左右,每3個小時就經歷一次漲潮。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,它們在太陽輻射下發生化學反應,從而生成更復雜的有機化合物,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,我們很可能要爲缺少金、鉑等重金屬而大傷腦筋。月亮產生於大約45億年前的一次超級大碰撞――一個火星大小的天體“忒伊亞”和地球的碰撞。地球損失了大部分原始地殼,“忒伊亞”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”富含重金屬的核心則留在了地球上。我們今天開採的金屬礦,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,只有在火山噴發的時候纔可能“重見天日”。
如果沒有月亮,地球可能會遭受更多的小行星撞擊,而且由於自轉更快而成爲颶風的天堂,令我們的家園建設困難重重……
如果沒有月亮,無數生物的生物鐘將會徹底改變。夜空黑得伸手不見五指,貓頭鷹的覓食會更爲困難,昆蟲會找不到配偶,與潮汐同步的魚類覓食和繁殖將出現紊亂……
感謝月亮,它助力了生命的形成,看護着生命的成長。而且相信在不久的將來,它還將成爲人類踏出地球的第一站,成爲我們探索其他天體的太空大本營!(作者系北京天文館副研究員)