如果地球失去月球会怎样

2023-05-30 10:48
新传奇 2023年17期
关键词:星体倾斜角潮汐

地球是太阳系中的异类,由一连串极不可能的巧合堆砌在一起,这些巧合全都跟月球有着千丝万缕的关系,对地球的各方面产生着深远影响。月球到底如何助力地球成为完美星球?如果地球失去月球又会怎样?

月球之于地球,不仅关乎潮涨潮落、四季变化,还关乎其如何成为一颗适宜人类居住的完美星球。月球到底如何助力地球成为完美星球?如果地球失去月球又会怎样?

月球的诞生

和别的卫星比起来,月球是一个另类:它的直径是地球的四分之一,不像其他卫星与其行星相差那么悬殊,至今仍是太阳系中已知最大的卫星。

月球“出生”的方式很独特。关于月球的身世之谜,目前最合理的解释是:地球在形成后的几百万年内,曾与另一颗火星大小的年轻行星相撞,这一次猛烈撞击产生的热量,熔化了原地球刚形成的地壳,摧毁了来势汹汹的入侵行星。入侵行星的重金属核心与地核融为一体,逐渐凝聚成一个核心密度大、地壳极薄的新星体。

新星体地壳之所以薄,是因为原地球与入侵者相撞(天文学家形象地将其称为“大冲撞”)导致双方星体表面熔化,熔化后混合在一起的熔融物在碰撞冲击下向外飞溅,有些完全逃逸到宇宙空间,有些停留在地球周围,形成一个环带,从中孕育出月球。

通过测定月岩样本,我们推算出这场惊天动地的碰撞发生在大约44亿年前。它不仅孕育了月球,还导致地轴严重倾斜,地球飞速自转,四季因此形成。

地球与月球有着千丝万缕的联系

自大冲撞以来,月球的引力一直影响着地球的构造,人们看到的最明显的影响来自潮汐力。

今天,月球与地球之间的距离超过了384000千米。但月球刚形成时,与地球只隔了25000千米。那时,它不仅能让大海出现剧烈的潮汐起伏,还能拉扯地球上的固态物体,从地表往下1000米的岩石层都逃不过它周期性的拉拽与压迫。起初,月球引力拉扯产生的热量使地球上的岩石在大撞击后长期处于熔融状态,汇聚成一片“火海”,随着潮汐一同涨落。这个过程用到的能量来自月球的轨道能量,随着轨道能量逐渐丢失,月球对地球的牵引变弱,并逐渐远离地球,潮汐的幅度变得越来越小、越来越温和。

今天,地球上的海水每天有规律地升落2次,掀起的潮水约1米高,一次潮汐涨落的时间大致是半天,具体受当地海岸线的地形影响。但在月球形成之初(距离撞击约100万年后),地球每2.5个小时就会涨一次潮,浪高数千米。当时,地球自转的速度比今天快10%,一天仅21个小时。

然而,在月球形成后的几十亿年里,有一样东西一直不曾变过,那就是地轴的倾斜角,这依旧与月球有着千丝万缕的联系。因为月球用自身引力约束地球的摇晃幅度,起到了稳定作用。

太阳系里的行星(和卫星)之间都通过引力相互拉扯,随着行星在轨道上移动,引力拉扯的强弱也会发生变化,小一点的行星(如地球和火星)极易受更大天体(如太阳和木星)的束缚。

火星没有相对较大的卫星做它的“稳定器”。计算机模拟结果显示,它有时会一下子突然倾斜到45度(这里的“一下子”在地球上大约是10万年的时间),有时会慢悠悠地倾斜到60度。如果没有月球,地球地轴倾斜角会在10万年里从0度变成90度,引起气候的巨大变迁。风水轮流转,白天与黑夜将颠倒,曾经太阳永不落下的热带将处于冰雪永不消融的黑夜。但是,多亏了月球的稳定作用,自陆地上出现生命以来,这种超极端的气候从未发生过。

“步履坚定”地远离地球

当然,天下没有长久的好事。月球“维稳”已经超过40亿年了,现在它正“步履坚定”地远离地球,以约4厘米每年的速度向外移动,对地球施加的稳定作用也随之减弱。科学家用计算机模拟推导出,从现在算起,大約20亿年后,月球的引力将再也无法与木星抗衡,届时地球的倾斜角将剧烈摆动。

很久以前,在恐龙生活的年代,月球看上去比现在大得多,到了日全食时分,它能够很轻松地完全挡住太阳。那时,人类还没有出现。在不远的未来,在日全食期间,月球边缘将套上一圈清晰可见的光环。那时,人类如果还存在着,还能见证那美丽的景象。

(《瞭望》)

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