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刚赏完超级红月的美,来看看月球的其他“能耐”

来源:科技日报2021-05-27 09:59

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  5月26日晚上,超级月亮恰逢月全食,一轮红色的圆月点亮夏夜星空。

  “可怜今夕月,向何处,去悠悠?是别有人间,那边才见,光影东头?”在古人眼中,月亮从来都是最具诗情画意的天体。把酒对月,它带给了人们无数的疑问。月亮从何而来?为什么会高挂夜空?如果没有了月亮,地球将面临哪些变化?

  潮汐减弱,磁场消亡

  如果没有月亮,对地球最直接的影响就是潮汐现象的减弱。月亮是产生海洋潮汐的主要“推手”。没有了月亮,每日汹涌的潮起潮落将不复出现,取而代之的,将是海浪的轻柔波动,洋流将改变方向,进而造成气候的巨大变化。海平面也会受到影响,失去了月亮引力的牵引,海水会几乎均匀地分布到整个地表,两极的海平面将大幅上升。

  月亮与潮汐对地球的影响还不止于此,它们还是地球磁场的“守护者”。地球有一个固态的内核,在它外面环绕着一圈液态的外核,内外核中的主要物质都是铁。外核的温度从接近地幔处的4000多摄氏度增加至接近内核处的6000多摄氏度,几乎和太阳表面一样炽热。熔融的铁在这里成为了等离子态,它们在外核中做对流运动,就像“发电机”一样,形成了强大的感应磁场。

  正是这个磁场保护着我们免受来自太阳高能带电粒子的伤害,而且还阻止了太阳风对地球大气的剥蚀。最新研究表明,月亮的引潮力正是驱动外核产生对流运动的主要因素,它在外核中产生的能量每秒以万亿焦耳计,让“地球发电机”保持活力,从而维持了地球的磁场。

  如果没有月亮,地球磁场会大大减弱甚至消失,太阳风将“吹散”地球大气,高能辐射也将直扑地表,生命将面临灭顶之灾。

  地轴摇摆,气候疯狂

  月亮还有一个关键作用,就是让地球的自转轴保持长期的稳定。我们知道地球的赤道面和它的公转轨道面(黄道面)并不重合,存在大约23.5度的倾角,这使得地球上有了春夏秋冬四季之分。

  由于地球在自转,赤道上的转速最大,这使得它的形状不是一个正球,而是两极稍扁、赤道略鼓的近似椭球形。月亮和太阳都在黄道面附近运行,它们的引力所导致的引潮力,有把地球隆起的赤道部分拽向黄道面,从而使倾角变小的趋势。但由于地球在快速自转,它们的努力并没有“得逞”,最终的结果就是“互相妥协”——倾角还是基本稳定在23.5度不变,但是地球自转轴的指向却在空间中缓慢地改变着方向。

  如果没有月亮,地球的自转轴将会发生大幅摆动,变化幅度甚至可以超过90度。倾角的变化将导致地球气候的巨大改变:当自转轴垂直于公转轨道面时,地球上每一个角落全年接收到的太阳热量基本上是恒定的;而当自转轴变得平行于公转轨道面时,一年中,人们会有半年时间暴晒在烈日之下,而另外半年则将在黑暗和严寒之中战栗不已。每年都只有酷暑和严寒两个极端难捱的季节。

  其他影响,难以估量

  随着研究的深入,人们发现月亮对我们的重要性可能大大超乎想象,还有许多其他影响难以准确估量。

  如果没有月亮,地球上的生命可能难以形成,或者要延迟几亿年。大约在40亿年前,月球离地球比今天近得多,地球上的潮汐可能比今天大上千倍。那时的地球,自转周期只有6小时左右,每3个小时就经历一次涨潮。潮水退却后形成的水洼因太阳曝晒而蒸发,留下盐分、矿物质和有机化合物。频繁的潮汐“浓缩”了这些化学物质,它们在太阳辐射下发生化学反应,从而生成更复杂的有机化合物,例如脂肪酸和蛋白质等,并最终导致了生命的形成。

  如果没有月亮,我们很可能要为缺少金、铂等重金属而大伤脑筋。月亮产生于大约45亿年前的一次超级大碰撞——一个火星大小的天体“忒伊亚”和地球的碰撞。地球损失了大部分原始地壳,“忒伊亚”的外壳和部分地幔也被撞得粉碎,这些飞溅而出的物质最终凝聚成了月亮。而“忒伊亚”富含重金属的核心则留在了地球上。我们今天开采的金属矿,绝大多数都来自它。而地球本身的重金属基本都沉积在了核心,只有在火山喷发的时候才可能“重见天日”。

  如果没有月亮,地球可能会遭受更多的小行星撞击,而且由于自转更快而成为飓风的天堂,令我们的家园建设困难重重……

  如果没有月亮,无数生物的生物钟将会彻底改变。夜空黑得伸手不见五指,猫头鹰的觅食会更为困难,昆虫会找不到配偶,与潮汐同步的鱼类觅食和繁殖将出现紊乱……

  感谢月亮,它助力了生命的形成,看护着生命的成长。而且相信在不久的将来,它还将成为人类踏出地球的第一站,成为我们探索其他天体的太空大本营!(作者:李 鉴,系北京天文馆副研究员)

[ 责编:蔡琳 ]
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