從古至今,月球就一直是人類文化的內在組成部分。自從第一批人類開始在山洞中製作藝術品以來,月球已經成為他們繪畫中的特殊元素。而且對於今天的我們來說,它肯定仍然很特別。作為我們最緊密的宇宙伴侶,人類在許多方面與月球共享了千年的進化。
但是我們通常不會停止思考如果月亮從未陪伴我們會發生什麼。如果月亮從不存在或今天消失,該怎麼辦?我們可以期望地球上的事物保持不變嗎?
可實際上我們將看到,如果沒有這麼多塵土飛揚的巖石環繞著我們運行,那麼使地球變得特別的一切都可能會丟失。
當地球繞太陽旋轉時,它也繞著自己的軸旋轉,這實際上是傾斜的。目前,地球的旋轉軸傾斜約23.4度,這一值在一年中沒有變化。地球在其軸上傾斜的原因可以追溯到45億年前。當地球的早期版本與另一個行星碰撞時,其旋轉軸急劇傾斜。然後,月球的吸引力將這種傾斜度穩定到目前的傾斜度,並且在整個千年的時間範圍內波動很小。那麼,如果月亮不存在會發生什麼呢?一些專家認為地球將比現在傾斜多達85度。傾斜得如此之大,以至於兩極都暴露在太陽下,融化了它們的冰蓋並引發了極端的氣候變化,這足以引起地球的第二次冰河時代。
月球在地球上產生的最著名的影響是海洋潮汐。月亮與太陽一起每天導致幾次增加和減少我們的海平面。當月球繞地球旋轉時,前者的引力將海洋拉向月球,因此產生了潮汐。本質上,月球越近,潮汐越高。如果沒有月球造成這種影響,那麼海洋潮汐將大大減少。海洋將變得更加平靜。海平面也將受到影響。沒有月球的引力,海洋水將在地球的整個表面上均勻地重新分配。因此,兩極的海平面將急劇增加。
地球的引力會影響我們的太空飛行器繞行星運行的高度。因此,一些低軌道結構(例如國際空間站)必須在其運行過程中進行定期校正,以免掉入地球大氣層。
但是,空間中的點在地球的重力和月球的重力之間具有完美的平衡。這些點內的任何東西都將相對於兩個天體保持相對靜止。地球和月球都無法吸引物體,直到它掉落到它們的任何表面上。這些是拉格朗日點。
2018年,匈牙利天文學家發現,在L4和L5這兩個點上,有巨大的行星際塵埃雲環繞地球旋轉,其大小比我們的星球大9倍。此外,另一項研究指出,拉格朗日點可以瞬間捕獲小行星,這些小行星在恢復其行程之前成為地球的臨時「迷你月球」。
如果沒有月亮,與地球共享的拉格朗日點也將消失。被困在那裡的塵埃雲只會散布,最終與地球相交或被太陽風和其他行星的引力吹走。就小行星而言,缺少月球將使這些物體以不變的軌跡不斷穿越外太空,直到撞擊更大的物體為止,也許是我們自己的世界。
使我們的星球如此宜居的原因之一是它的自轉時間。目前,地球每24小時完成一次旋轉,具體而言是23小時56分鐘。這使行星具有宜人的氣候,因為其整個表面都有足夠的時間根據時刻進行加熱和冷卻。起初地球和月球在45億年前形成時,因為地球旋轉得如此之快,以至於一天只持續四個小時。而現在的一天24小時的現象最大的原因就是月亮。碰巧的是,月球的引力會在地球自身上施加摩擦力,並每100年使行星的旋轉速度降低兩毫秒。隨著月球以每年3.82釐米(1.5英寸)的當前速度不斷遠離地球,我們的世界失去了旋轉能並減慢了旋轉速度。
如果從一開始就不存在月球,那麼我們可以預期的日子會比今天短幾個小時。如果現在月球消失了,那麼大約24小時之內的日子將幾乎保持不變。但是,如果一切都保持至今,那麼這一天將持續約18億年,歷時25個小時。
之前所講月球會影響海洋潮汐,但是它還會影響板塊潮汐。當月球不斷拉動地球表面時,我們下方的地面在一天的給定時間可以上升到30釐米(12英寸)。這是由於地殼的彈性所致,它具有使大塊陸地(構造板塊)移動的裂縫。月球起源於行星際碰撞後地球失去了大部分原始地殼。如果沒有形成月球,那麼所有的地殼都將留在地球上,填補了當今海洋所處的空白。
一些研究表明,潮汐與小地震的發生有關。當月球吸引引起的地殼應力較高時,有可能發生弱地震。因此,如果今天的月亮消失了,大地的潮汐減少了,那麼這種震顫的頻率也會減少。
我們知道,在地球形成初期流星以更高的頻率轟擊地球。在過去的2.9億年中,對地球的隕石撞擊次數增加了兩倍,以至於每天有33噸太空碎片掉落到地球上。由於它們的大小,大多數這些巖石都在地球大氣層中完全燃燒。但是,如果沒有月球,撞擊率可能會更高,從而使地球成為一個相當敵對的地方。
在行星的早期,月球吸引了大部分在太陽系區域徘徊的行星際碎片和小行星。如果我們的自然伴侶不存在,地球附近將像雷區一樣對生命的發展太危險。
即使在今天,月球仍然像一個小盾牌,可以保護我們免受巨大的撞擊。研究表明,月球的引力有助於防止小行星與地球的碰撞超過它造成的碰撞。
金,鉑,鈀,銥。這些金屬元素已被證明對我們的文明極為寶貴。從汽車和宇宙飛船到電子產品和珠寶,我們已經在各種發明中使用了它們。但是同樣,沒有月球,我們很可能不會擁有這種材料。為什麼?要理解它,我們必須更深入地了解圍繞月球形成的事實。大約45億年前,一塊火星大小的巖石(科學家稱為Theia)正好撞擊著早期地球的熱融表面。Theia的外層和地幔的一部分都被噴射到太空中,在地球的軌道上聚集成月球。然而,Theia的核心留在地球上,組成Theia的金屬成為了我們星球的一部分。
如果月亮從未形成,那麼地幔中的貴金屬濃度將低得多。碰巧諸如金和鉑之類的金屬往往被鐵所吸引。在最初像地球這樣的熔融星球上,這些金屬會沉沒,直到到達鐵芯。一旦核心開始冷卻,它們將永遠被困在那裡。
但是由於行星際撞擊後月球的形成,大量的金屬元素散布在地球的地幔中。在那裡,他們等到地震活動將它們拖到地表並拖到我們面前。
地球磁場(又稱磁層)對於地球的生命發展至關重要。這樣的磁場圍繞著地球,並不斷保護其免受太陽風的侵害,太陽風是來自太陽的帶電粒子流,具有破壞我們大氣的力量。但是磁場也保護了我們,因為它可以防止生命受到有害的宇宙和太陽輻射的轟炸。
由於月球施加在地球上的潮汐力,這種磁場得以存在。當月球利用其引力使地球的內層變平並伸展時,就會產生足夠的能量來使行星的核心保持熱和運動。
如果我們沒有月球及其交換的旋轉能,那麼地球的核心將停止移動,然後凝固。隨著地球的磁場消失,從而使太陽風完全吞噬大氣。沒有大氣,地球表面上的每一個水庫都會蒸發,太陽輻射會使我們的世界變成一片荒蕪的沙漠。
實際上,這種描述可以完美地應用於火星發生的事情。火星曾經像地球一樣,在42億年前失去了磁層,變成了今天的焦紅色巖石。
如果沒有月亮,地球上的天氣模式將變得瘋狂。當然,這是假設地球仍然具有大氣層。首先,由於缺少月球,地球軸的不穩定會導致全球溫度的極端變化。
由於兩極在太陽的加熱下會保持更長的時間,因此周圍的海洋溫度可能至少達到47攝氏度(116°F)。同時,赤道地區將遭受冰川的影響。
天空中月亮的相位也影響該地區的降雨。當月亮在頭頂上方時,大氣壓力和氣溫升高,這意味著該地點的降雨量減少了。如果月亮不存在,我們可能會下更多的雨。但是,由月球造成的影響非常小,以至於降雨增加僅為1%。
此外,我們知道旋轉速度更快的行星也具有較強的風。例如,在木星上的一天持續約10個小時,其風速為每小時160-320公裡(100-200英裡/小時)。
同時,土星在大約10.5小時內完成了一次旋轉,風速達到每小時1800公裡(1118英裡/小時)。正如我們之前所討論的,如果沒有月球,地球的旋轉速度會更快,而幾天的時間實際上可以減少幾個小時。
在這種情況下,儘管行星之間(例如地球和木星在大小和組成方面)存在明顯差異,但我們星球上的風在任何一天都可以達到每小時160公裡(每小時100英裡)。颶風將以更大的破壞力產生更強的風。
自此我們已經討論了所有問題,但我們還沒有深入研究以下事實:如果沒有月亮來照顧我們,地球上根本不可能存在複雜的生命。沒有月球,地球將被更多的大型小行星和行星體撞擊。在這種情況下,生命將很難生存,這意味著隨著時間的流逝,生物變得更加複雜的可能性將降低。
由於月球提供地球的磁場穩定,加上大陸漂移,使整個星球上出現了許多不同的生態系統。這些生態系統比恐龍時代的生態系統更為複雜,它們促成了哺乳動物的出現,並最終促進了人類的出現。
因此,如果沒有月亮存在,像我們這樣的生物也就不太可能出現。這就是為什麼在尋找銀河系其他宜居的星球時,科學家們更傾向於尋找帶有大衛星的行星,是因為這些行星可以像月球一樣促進地球的生命發展,從而使生物得以延續。