当人们孤注一掷
用一万多座行星发动机
将地球推离太阳系
这颗承载着全人类希望的星球
终于在灾难中幸存
当然
它也付出了极为惨痛的代价
其中最令人扼腕的
莫过于失去了唯一的天然卫星
月球
毕竟地球和月球
这对太阳系最特殊的伴侣
已彼此相依相伴数几十亿年
从未离开过
(地月同框照,
展示了月球背面与地球的合影,
该照片由中国嫦娥五号飞行试验器于年拍摄,
图片源自
国家航天局)▼
01
缘起
行星形成早期
太阳系内风云激荡
大大小小的碰撞屡屡发生
有的聚集、组合、重生
有的分裂、破碎、湮灭
对于众多初生的行星来说
随时都有可能面临“生死存亡”的考验
(恒星系形成的艺术想象,
图中气体与尘埃环绕在恒星圆盘之上,
图片源自
NASA/JPL-Caltech)▼
覆巢之下,焉有完卵
那段动荡时期
彻底重塑了太阳系的格局
生逢乱世的地球
同样无法独善其身
一场改变命运的浩劫即将来临
那时地球才诞生不久
在它的附近还有一颗原行星
大小与今天的火星相当
在最初的那段时间里
它与地球相安无事
共同围绕太阳运转
(原始地球温度极高,
是一个熔融的岩浆球;
下图为距离太阳系33光年之外的行星UCF,与原始地球相似;
图片来源
NASA/JPL-Caltech)▼
然而
由于天体之间的引力扰动和地球的吸引
这颗原行星不断靠近地球
越来越近
越来越近
越来越近
.
.
.
终于
灾难降临
它猛烈地撞上年轻的地球
地崩山摧、火光冲天
霎时间释放的能量
改变了这两颗年轻的星球
(大约45亿年前,
原始地球与另一颗原行星撞击的艺术想象图,
动图源自
NASA)▼
这次大碰撞中
地球的一部分身体被炸飞
可谓创巨痛深
而那颗撞击地球的原行星
也几乎粉身碎骨
但塞翁失马焉知非福
当时的地球又怎会料到
自己即将拥有一位相伴终身的爱人
撞击产生了大量碎片
有的永远飞离了地球
有的则围绕地球运转
经过不断地重新组合
最终形成了原始月球
(原始地球和原始月球艺术想象,
这两颗星球最初都是熔融的岩浆球,
而后冷却固结,底图来源
ESA)▼
而那颗因大碰撞而破碎的原行星
也在数几十亿年后被人类命名为
“忒伊亚(Theia)”
意为神话中月神的母亲
至此
在纷乱的太阳系中
地球和月球诞生了
而在此后的日子里
它们将以彼此间独特的方式
上演一段动人的“爱情传奇”
(地球与月球合影,
由中国天问一号火星探测器于年7月拍摄;
近处大的是地球,
远处小的为月球,
图片源自
国家航天局)▼
02
守护
随着太阳系逐渐风平浪静
行星格局也趋于稳定
八大行星围绕着太阳依次旋转
除水星、金星外
其余行星都拥有自己的天然卫星
土星更是多达八十二个
而地球
有且只有月球一个
(太阳系八大行星排列示意,
八大行星的距离和大小均非按照实际比例;
底图源自
NASA,标注
郑伯容/星球研究所)▼
时至今日
地球和月球已携手走过45亿年
它们相依相伴、相濡以沫
默默守护在对方身边
①
“有我在,你会稳稳的”
在月球诞生前
地球正值浮躁的少年时代
地轴摇摆不定
极度缺乏安全感
忒伊亚的惊天撞击
让地球自转轴严重倾斜
但因撞击产生的月球
却能用引力将地球紧紧抓住
令其一改往日的“心浮气躁”
变得更加沉着而稳重
(月球引力稳定地轴示意,制图
郑伯容/星球研究所)▼
在月球的引力下
地球自转轴倾角基本稳定在22.1°~24.5°
在这样稳定的倾角下
太阳直射点将随着地球的公转
在南北回归线间往复运动
一年四季就此形成
(北半球四季变化示意,制图
郑伯容/星球研究所)▼
而一旦失去月球
地球自转轴将摇晃不定
地球也将再次变得躁动不安
若地轴倾角变为0°
地球如同在轨道面上“正襟危坐”
太阳直射点将始终保持在赤道
这意味着
赤道地区将终年炎热
两极地区则永远寒冷
(地轴倾角0°示意图,制图
郑伯容/星球研究所)此时地球上无四季变化,
▼
而当自转轴倾角接近90°
地球如同在行星轨道上滚动前进
一年内的气候变化将空前剧烈
整个地球再无春秋、只剩冬夏
(地轴倾角90°示意图,制图
郑伯容/星球研究所)▼
失去了稳定的环境
地球上即便已经孕育的生命
也将难以持续生存、繁衍、进化
火星便是“前车之鉴”
它的直径约为地球的一半
但两个卫星却太小
直径还不到月球的1%
产生的引力实在是微乎其微
远不足以稳定火星的自转轴
(月球与火星卫星大小对比示意图,
火卫一名为福波斯,
火卫二名为戴摩斯,
制图
郑伯容/星球研究所)▼
在数百万年的时间里
“不安分”的自转轴
倾角变化可达60°
这使得火星的气候变化剧烈
(火星荒芜的地表;
自转轴倾角的大幅度变化,
是影响火星气候剧烈变化的原因之一,
图片源自
NASA)▼
相较之下
水星和金星就“沉稳”多了
即便没有天然卫星的陪伴
一生注定踽踽独行
但太阳巨大的引力
依然能够稳住它们的自转轴
只是它们离太阳太近
同样无法孕育生命
②
“我的爱如潮水”
在今天的地球表面
约71%都是碧蓝的海洋
由于地球运动的离心作用
加之月球产生的引力
在朝向和背向月球的两个方向上
海水将聚集、隆起
(地球的潮汐力由地球运动的离心作用,
以及月球和太阳的引力共同形成;
由于日地距离较远,
地球上的潮汐主要受月球引力的支配,
本图示意了地球潮汐和月球位置的大致关系,
制图
郑伯容/星球研究所)▼
而随着地球自转
这种规律性的海水涨落
在早晚各出现一次
早之为“潮”、晚来为“汐”
如此日复一日、循环往复
人们称之为“潮汐”
(钱塘江大潮,摄影师
陈中秋)于年9月16日摄于杭州,
▼
月球同样能够感到类似的“潮汐力”
即使没有海洋潮汐起伏那么明显
但地球引力与月球运动的离心作用
却令月球上的岩石圈产生轻微变形
成为一个椭球体
椭球体上不均匀的质量分布
带来了不平衡的受力
因此地心引力不断“牵制”月球
令其自转越来越慢
直到自转与公转周期变得完全一致
月球彻底被地球
潮汐锁定
(潮汐锁定示意;制图
郑伯容/星球研究所)月球只有一面朝向地球,
▼
在月球形成的数百万年后
这一状态即可达到
从此以后
月球总是用同一面
痴情地凝视着地球
人们在地球上只能看到它的“正面”
而背面的景象却成为了一个谜
直到年
苏联发射“月球3号”探测器
人类终于看到了
月球讳莫如深的另一面
(第一张月球背面图片,
阴影部分为相对低洼的月海,
图片源自
Wikipedia)▼
随着更多先进的探测器飞抵月球
人们逐渐看清月球背面的真容
相较于地势平坦的正面
背面的景象截然不同
这里地势崎岖、峡谷遍布
大大小小的陨石坑触目惊心
(右侧较为平滑的是月球正面的东部边缘,
靠左侧坑坑洼洼的是月球背面,
图片源自
NASA)▼
月球诞生后不久
地月距离大约只有今天的1/10
彼此间的引力更为强大
月球围绕地球飞速狂奔
极富青春活力
地球的自转也比现在更快
形成快速而猛烈的潮汐运动
周而往复的潮汐作用
加速了早期生命的演化
潮起潮落之间
创造了肥沃的潮滩
孕育了富饶的环境
这里是海洋生物登陆的演习场
(江苏省盐城市滨海湿地,摄影师
孙华金)位于黄海南部沙洲群,
▼
周期性搁浅
给一些沿海生物
造成巨大的生存压力
残酷的自然选择
让鱼鳍发达的物种
更具生存优势
原始的肺部有了用武之地
皮肤的呼吸能力不再是累赘
生物逐渐从海洋走向陆地
(提塔利克鱼复原示意;
约3.7亿年前的提塔利克鱼,
是鱼类和两栖类的过渡物种,
制图
王申雯/星球研究所)▼
相对稳定的气候
以及周而复始的潮汐作用
一定程度上促进了地球生命的演化进程
堪称太阳系最伟大的守护
然而在这世上
哪有爱情能逃过磨难和考验
即便日月星辰也不能例外
03
归宿
相较于月球的公转
地球的自转显然要快多了
因月球引力而隆起的海潮
还来不及回归平静
便运转到超前于月球的位置
海潮产生的引力
则牵引着月球向前加速奔跑
令其渐渐挣脱当前的轨道
一点点远离地球
(地月距离增大示意;
目前月球以每年约4cm的速度远离地球,
在月球加速远离地球的同时,
地球则因为潮汐摩擦自转不断减速,
制图
郑伯容/星球研究所)▼
随着彼此间距离增加
地球上曾经汹涌澎湃的潮汐
也逐渐失去了往日的气势
热恋的激情似乎在慢慢褪去
预计6亿年后
在地球上看到的月亮将明显缩小
以至于发生日食时
月球再也无法完全遮挡太阳
日全食的景象永远成为历史
(随着月亮逐渐远离,
日食发生时,
地球上或许只能看到日环食,
下图于年6月21日摄于厦门,
摄影师
歪杰)▼
大约30亿年后
地月距离将达到近50万千米
彼此间引力作用大大削弱
地球自转轴逐渐失稳
全球气候开始剧烈变化
一场感情危机已然爆发
地球会永远失去月球吗?
大约55亿年后
整个太阳系中
都弥漫着一种极为不详的征兆
太阳变得越来越明亮
这意味着
太阳系最后一场浩劫即将来临
发光发热了多亿年
太阳内部用于核聚变的氢燃料
终于消耗殆尽
它的外层开始不可逆转地膨胀
演化为一颗红巨星
(太阳演变为红巨星艺术想象,制图
林子轩/星球研究所)▼
膨胀持续加速
水星和金星被完全吞没
太阳的外层大气兵临城下
巨大的火球、猛烈的风暴近在眼前
(太阳膨胀艺术想象;
红巨星持续膨胀,
吞噬水星和金星,
制图
林子轩/星球研究所)▼
地球和月球
这对相守百亿年的爱人
最终还是来到了毁灭的边缘
(红巨星逼近地月艺术想象,制图
张靖林子轩/星球研究所)▼
受到太阳外层物质的干扰
月球绕太阳的运行速度将持续减小
在地心引力作用下
它将以前所未有的速度向地球靠近
直到被地球的潮汐力撕成碎片
(月球破碎艺术想象,制图
林子轩/星球研究所)▼
这些月球碎片
将化身为美丽的行星环
环绕在地球身边
并最终落向地球
直至二者合二为一
(月球碎片环绕地球艺术想象;
月球化为月环,
用另一种方式守护着地球,
制图
林子轩/星球研究所)▼
它们相守了多亿年
却从未如此近距离地注视彼此
这是第一次
却也是最后一次
本已渐行渐远的月亮
就这样在生死关头
不顾一切地回到地球的怀抱
然而这还不是结局
太阳的膨胀仍在继续
直到抵达火星轨道附近
垂垂老矣的太阳
将它的外层物质抛向太空
形成壮观的行星状星云
宛如最后一片绚烂的烟火
而怀抱着月球碎片的地球
也早已被膨胀的太阳吞噬
消逝在炽热的烈焰中
(NGC,也称为“螺旋星云”,
是离地球最近的行星状星云之一,
由一颗类太阳恒星死亡后形成,
图片源自
Wikipedia)▼
乱世诞生
相拥而终
地球和月球的爱情故事
终于走到了尽头
或许那时
未来的人类早已离开地球
带着文明的火种
找到了新的家园
但每当人们遥望星空
遥望那曾经的太阳系
也许还会想起
那段太阳系最伟大的爱情传奇
(漫天繁星闪闪,摄影师
苏晨)▼
又或许
地球并没有灰飞烟灭
而是真的逃离太阳系
开始了数千年的流浪
到那时人们也许会发现
没有带上月球
是一个多么令人懊悔的决定
(遥望月球,摄影师
李珩)▼
在月球起源的假说中,大碰撞假说是目前的主流理论,相比于其他理论,拥有更多的证据支持;本文中地月的结局,是众多地月结局可能性的一种,并且在较为理想的情况下,才会发生。但这并不妨碍,地球与月球的爱情故事成为一段传奇。
参考文献:
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