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月球用它強壯的身軀,為地球扛下無數次隕石撞擊,保護地球46億年之久,這一切是巧合還是造物主的可以安排?
2024/01/31

今天的地球,是宇宙中生命的天堂。不過,地球的環境并非一直是這樣的,在四十幾億年前的時候,這顆星球簡直就是地獄。

那個時候,地球的溫度比今天高得多,而且空氣里幾乎沒有氧氣,反而充斥著有毒的氣體。不僅如此,即使是頭頂上的太陽,也是生命的殺手。和其他所有恒星一樣,太陽在年輕的時候也非常狂躁,強大的輻射足以讓地球生物喪命。

雖然那個時候本就沒有生命,但是如果當時的輻射沒有得到有效的抵御,地球今天同樣不會有人類。強大的太陽輻射足以將地球大氣中的分子吹走,導致地球失去所有的大氣,未來就不可能孕育生命了。

好在,我們的地球有一個強大的護盾,那就是磁場。同時,在四十億年前那種強大的太陽輻射中,我們的地球大氣層能夠幸存下來,還應該感謝另外一個護盾——月球。

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最近,美國宇航局領導的一項研究在《科學進展》雜志上發表論文指出:如果不是月球,今天的地球恐怕不會有生命存在。

NASA首席科學家Jim Green是本次研究的主要作者,他向我們介紹:「看起來,月球曾經為地球提供了一個強大的護盾,抵御著太陽風的傷害,這對于地球在當時維持自己的大氣層起到了決定性性作用。我們期待著NASA在阿爾忒彌斯計劃中送到月球表面的宇航員能夠有所發現,并將重要的月球南極樣本帶回來。」

根據目前的理論,月球的形成是來自于45億年前。科學家認為,當時有一顆和火星差不多的行星——忒伊亞撞上了剛剛形成不到1億年的地球。撞擊產生的碎片一部分落回到地球表面,另一部分在太空中通過引力凝聚在一起,形成了月球。

月球的出現,給地球帶來了命運的轉折。在那個時候,地球的自轉速度極快,每一天只有5個小時。而月球的出現延緩了地球的自轉速度,并且隨著月球的距離越來越遠,在角動量守恒的原理下,地球的自轉速度也越來越慢。大約40億年前的時候,月球距離地球只有差不多13萬公里,現在平均是38.4萬公里,并且仍然以每年3.8厘米的速度遠離我們。在這個過程中,月球也被地球潮汐鎖定,只有一面能夠朝向地球。

月球對于地球的影響遠不止于此,甚至可以說,如果沒有月球,地球今天可能也是沒有任何生命的死亡行星。月球保護地球生物的關鍵,就是我們從未見過,卻可能存在過的月球磁場。

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科學家認為,地球的磁場來自于地核里熔融的鐵和鎳等金屬物質,它們在流動過程中會產生電流,并通過電生磁原理形成了地磁場。

隨著阿波羅計劃等探月計劃的展開,科學家發現月球也曾經有過磁場。在剛剛形成的時候,月球也是非常熱的,內部的鐵和鎳也會呈熔融狀態,因此,月球的磁場也是可以理解的。但是,由于月球和它的核心都比地球小得多,所以冷卻得更快一些。隨著內核的溫度降到熔點附近,鐵和鎳不再流動,月球的磁場也就消失了。

Green形象地比喻說:「這就像烤蛋糕一樣,一旦你把它拿出來,它就會開始降溫。品質越大,降溫的時間也就越久。」

巧的是,月球磁場恰好就出現在地球最需要它的時候,那就是太陽年輕、暴躁的時期。

研究人員對40億年前的地球和月球磁場進行了模擬,以觀察二者在太陽系早期對于地月系所產生的影響。

結果顯示,月球磁場的存在就像是地球的一個盾牌,在很大程度上抵御了太陽的強烈輻射。

同時,地球和月球的磁場還能夠形成組合,就像《神雕俠侶》里楊過和小龍女的雙劍合璧一樣,起到1+1>2的效果。兩個磁場會在彼此兩極的區域耦合,形成更加強大的磁場,即使是那個時候狂暴的太陽輻射也無法突破。對于地球大氣層來說,這是救命的稻草。甚至在距今35-41億年前,兩顆星球的磁場還有過一段連在一起的時期,雙方共享著同一個磁場。

在這個過程中,極強的太陽紫外線輻射還是會產生一些效果,它會導致地球大氣層中中性粒子的電子被剝離,剩余的粒子因此而帶電,于是隨著磁場線方向來到月球,給早期的月球提供了一個稀薄的大氣層。此前科學家曾經在月球的巖石樣本中發現了一些氮氣存在的證據,而地球大氣層本就以氮氣為主,因此這也是科學家提出這個猜測的根據之一。

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大約在距今32億年前,在月球內核逐漸冷卻的前提下,月球磁場也開始逐漸衰弱。大約在距今15億年的時候,月球磁場就徹底消失了。沒有了磁場的保護,月球大氣層也就失去了屏障,被太陽風一點點剝離,只留下了光禿禿的星球。除了月球之外,今天的火星也是因此而幾乎失去了全部大氣。

(圖片說明:如今地球依然時刻受到地磁場的保護,而月球卻已經失去了它的磁場)

美國宇航局副首席科學家David Draper是本次研究的參與者之一,他指出:「了解月球磁場的歷史不僅有助于我們了解它可能存在的早期大氣層,也對了解月球內部的演化過程有所幫助。它能告訴我們月球核心曾經是什麼樣的,也許是液態和固態金屬的混合物,總之這是月球內部演化機制的重要拼圖。

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更重要的是,這一次的發現再一次暗示我們: 一顆足夠大的衛星對于行星的宜居程度可能起到了至關重要的作用。在此之前,我們認為月球憑借著自己龐大的身軀,為地球擋住了無數次小天體的撞擊,這也為地球生物營造了一個相對穩定的生存環境。

如今的研究告訴我們,衛星的磁場同樣是保護行星生物的關鍵。任何恒星在形成的初期,都會非常狂暴,有著極其強烈的輻射。如果行星的磁場比較單薄,那麼就必須有衛星的磁場加以輔助,否則就會被宿主恒星剝去大氣層,未來也無法支持生命的出現。

因此,在未來,如果我們希望在系外行星上尋找其他生命存在的證據,或許更應該把重點放在有巨大衛星的行星上。雖然我們不敢下定論,但在這樣的行星上尋找地外生命,至少機率會高一些吧。

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