地球和月球曾經共享一個磁盾
2020-10-15 冬哥譜科
地球和月球曾經共享一個磁盾，保護它們的大氣層。
45億年前，地球表面是一片危險、炎熱的爛攤子。
在生命出現之前很久，溫度就已經很高了，空氣也是有毒的。
被稱為太陽風的帶電粒子流威脅著我們的大氣層。
簡而言之，我們的星球是不適合居住的。
地球和月球。
這裡展示的地球和月球，是20世紀90年代伽利略任務的兩張照片的合成圖，有著悠久的共同歷史。
數十億年前，它們已經連接了磁場。
這張圖顯示了地球今天產生的磁場線。月球不再有磁場了。
地球和月球磁場。
根據新的研究，這幅插圖展示了地球和月球是如何在數十億年前連接在一起的磁場，幫助保護它們的大氣不受破壞性的太陽粒子流的影響。
但鄰近的盾牌可能幫助我們的星球保留了大氣層，並最終形成了生命和宜居條件。
NASA領導的一項研究在「科學進展」雜誌上說，那個盾牌就是月球。
美國宇航局首席科學家、這項新研究的主要作者吉姆·格林(Jim Green)表示：「月球似乎為地球提供了一道抵禦太陽風的實質性屏障，這對地球在這段時間內維持大氣層的能力至關重要。」
月球簡史。
根據領先的理論，月球形成於45億年前，當時火星大小的物體西婭(Theia)撞上了原始地球，當時我們的星球還不到1億年。
碰撞產生的碎片匯聚到月球上，而其他殘骸則重新匯聚到地球上。
由於重力的作用，月球的存在穩定了地球的自轉軸。
那時，我們的星球旋轉得更快，一天只持續5個小時。
在早期，月球也要近得多。
當月球的引力吸引我們的海洋時，水會被輕微加熱，能量就會消散。
這導致月球以每年1.5英寸的速度離開地球，或者說大約是兩個相鄰的一角硬幣的寬度。
科學家們曾經認為，月球從來沒有持久的全球磁場，因為它的核心太小了。
磁場使電荷沿著看不見的線移動，這些線在兩極向月球俯衝。
科學家們很早以前就知道地球的磁場，它在北極和南極地區創造了美麗的彩色極光。
由於地球形成留下的熱量，液態鐵和鎳在地球深處的運動仍然在流動，產生的磁場構成了圍繞地球磁層的保護性氣泡。
但多虧了對阿波羅任務中月球表面樣本的研究，科學家們發現月球曾經也有一個磁層。
和地球一樣，月球形成的熱量會保持鐵在內部深處流動，儘管由於月球的大小，鐵流的時間不會那麼長。
格林說：「這就像烤蛋糕：你把它從烤箱裡拿出來，它還在冷卻。」
「質量越大，冷卻所需的時間就越長。」
這項新的研究模擬了大約40億年前地球和月球的磁場是如何表現的。
科學家們創建了一個計算機模型來觀察磁場在各自軌道上的兩個位置的行為。
科學家們寫道，在某些時候，月球的磁層可能會成為阻擋雨點般落在地月系統上的惡劣太陽輻射的屏障。
這是因為，根據該模型，月球和地球的磁層將在每個物體的極地區域磁連接。
對於地球的演化來說，高能太陽風粒子不能完全穿透耦合磁場並剝離大氣層，這一點對地球演化很重要。
但也有一些大氣交換。
來自太陽的極端紫外光將從地球最上層大氣中的中性粒子中剝離電子，使這些粒子帶電，使它們能夠沿著月球磁力線旅行到月球。
這可能也是當時月球維持稀薄大氣的原因之一。
月球巖石樣本中氮的發現支持了這樣的觀點，即以氮為主的地球大氣對月球古代大氣及其地殼做出了貢獻。
科學家們計算出，這種共享磁場的情況，隨著地球和月球的磁層結合在一起，可能在41億到35億年前一直存在。
如圖所示，當月球有磁場時，它會受到太陽風的阻擋。
NASA副首席科學家、該研究的合著者大衛·德雷珀(David Draper)說：「了解月球磁場的歷史不僅有助於我們了解可能的早期大氣，還有助於我們了解月球內部是如何演化的。」
隨著時間的推移，隨著月球內部的冷卻，我們最近的鄰居失去了磁層，最終失去了大氣層。肯定在32億年前就已經顯著減少，大約在15億年前就消失了。
在沒有磁場的情況下，太陽風剝離了大氣層。
這也是火星失去大氣層的原因：太陽輻射將其剝離。
科學家們說，如果我們的月球在關鍵的早期階段發揮了保護我們的星球免受有害輻射的作用，那麼以類似的方式，銀河系中的類地系外行星周圍可能還有其他衛星有助於保護它們的宿主行星的大氣，甚至有助於創造適宜居住的條件。
根據最新研究，這幅圖顯示了地球和月球在數十億年前就有磁場相連，有助於保護大氣層免受太陽粒子流的破壞。
這將會引起天體生物學領域的興趣--研究生命起源和尋找地球以外的生命。
這項模擬研究提出了地球和月球的古代歷史如何有助於保護地球早期大氣的想法。
神秘而複雜的過程很難弄清楚，但來自月球表面的新樣本將為揭開謎團提供線索。
由於NASA計劃通過Artemis計劃在月球上建立可持續的人類存在，可能會有多種機會來檢驗這些想法。
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