宇宙星光燦爛,這是一個無比神奇的物質世界,因為這個物質世界中誕生了生命,不過到目前為止,生命只出現在一個叫做地球的行星上,它是目前人類所知道的唯一生命搖籃,但是今天我們更確切地認識到生命搖籃的構成,並不只有地球,而是一個由地球和它的衛星共同組成的雙星系統·「地月系」。實際上我們一直忽略了這個生命搖籃的配件·「月球」。現代科學已經證明地球生命的誕生以及演化和月球有很大的關係,這個離地球最近的、人類甚至用肉眼就可以看到表面斑駁圖案的天體絕不是一個可有可無的普通鄰居,可以說它出現完全改變了地球的命運。
美麗的傳說·情感長城
在以往相當長的時間裡,人們雖然不知道月亮在科學意義上對地球生命的巨大影響,但是卻一直感受著夜空中這顆天體給予人們的光輝,並由此而產生很多浪漫想像:
古希臘的月亮神·阿爾忒彌斯,她是太陽神·阿波羅的妹妹,是給人類提供獵物的獵神。日本的月亮神·輝夜姬,是一個掉在人間被人偷去飛行服而無法返回月亮的美麗少女。中國的月亮神·嫦娥,則是從人間飛到月亮上的漂亮少婦。
圖解:左:阿爾忒彌斯 / 中:輝夜姬 / 右:嫦娥不過,除了美麗的傳說以外,月亮對於中國還有著更特殊的意義,這或許因為中國曾經是人類農業文明時代地域最大的國家,分離和思念,是這個廣大國土上的人們最敏感的事情,而月亮這個在夜晚發出溫暖光輝的天體就給了中國古人很大的寄託,所以中國的文學寶庫中有著人類最豐富的、關於月亮的創作,整個唐詩裡面涉及月亮題材的大約佔到40%左右,「詩仙」·李白所寫的1000多首詩中,有300~400首都是和月亮相關的。其中有千古絕句:床前明月光,疑是地上霜。舉頭望明月,低頭思故鄉。宋詞也是如此,創作了大量和月亮相關的詩篇,因此有人認為,月亮對於中國是除了磚塊的長城以外,另一座呵護人們心靈家園的「情感長城」。但是不管月亮曾經給人類多少的美麗遐想,進入科學時代的人類必將以告別神話為代價,經過人類幾百年的探索,從古老的望遠鏡到月球飛行器的登月,人類逐漸認識到月亮和地球完全不同,它是一顆死氣沉沉、乾燥荒涼的星球。
告別神話月球離地球38萬公裡,它的直徑是地球的1/4,質量是地球的1/80,由於體積太小,月球引力不足以束縛住任何氣體,因此月球上沒有空氣,當然也就沒有生命,但是雖然月球本身沒有生命,卻恰好地彌補了擁有生命的地球的缺陷,除了它整體的物理力量對地球演化的重要影響以外,它對人類的貢獻還包括它的蒼老外殼。可以說,恰恰因為月球這種小型天體內部缺少熱能,地質運動的力量很弱,因此幾十億年以來月球的表面幾乎沒有變化,於是它就保存著一個幾乎是完好的太陽系早期歷史的外殼,月球的外殼是人類可以讀到的太陽系早期的甲骨文。而由於月球離地球非常近,因此月球的早期歷史就很接近地球的早期歷史,月球是對地球缺失的早期歷史的重要補償。
月球表面的甲骨文主要就是·環形山,這是太陽系的古老的遺產,它們大部分都是幾十億年前隕石碰撞的外傷,根據這些環形山,我們知道太陽系在早期有過一個短暫的隕石轟炸期,持續了大約幾億年,這些轟炸可以理解成是太陽系的「禮包大派送」,因為這些隕石都有著不同的物質成分,它們數量越多,星球的資源就越豐富。地球上的早期隕石坑早就被自己勤快的地質運動破壞了,是一筆糊塗帳,而在地質運動及其懶惰的月球上,它的隕石坑基本完整地保持著當時的情形,因此月球古老地殼上的環形山,就相當於是給地球保存了一份早期太空物質來源的備忘錄,或許這些古老的坑穴裡藏有地球上已經找不到的早期生命演化史的密碼。
不過和這些等待人類去探尋的古老物質不同,月球上有一種可以直接對地球產生影響的環形山,這就是擁有輻射紋的環形山,雖然這些環形山的本身規模並不大,但是它們拋射的力量卻非常大,它們向四周拋射的塵埃狀物質一般都長達幾百公裡,這就是——「輻射紋」。其中最典型的輻射紋是第谷環形山創造的,它的拋出物最長的達到1800公裡,這些輻射紋大都是直線運動沒有彎曲,這是月球的奇蹟,一方面這是因為月球引力小灰塵可以飛得很遠,同時還有一個更重要的因素就是月球沒有旋轉,也就不會形成科裡奧利力現象,這種現象不可能在地球上出現,因為地球是旋轉的星球,在地球上大尺度飛行的物體,即便沒有風也會變成彎曲的運動。所以只有在月球這樣的星球上,我們才能看到物體如此長距離的直線飛行將近1800公裡的奇觀。
為什麼有的環形山有輻射紋,有的沒有呢?那些有輻射紋的環形山可能和月球地殼的厚薄有關係的,如果在月殼厚的地方,隕石碰撞不容易激發出太多的噴出物,而在月殼薄的地方,就會引起巖漿的噴發形成火山。目前,我們在月球上看不到火山,而且月球幾乎連地震都沒有,這是一顆極度沒有活力的星球,但是輻射紋告訴我們,月球在它年輕的時候也曾有過活躍期,月球上的火山噴發,由於它的低重力以及沒有空氣的阻礙,噴出的物質就會飛得又高又遠,甚至都可以把一些物質送到地球上,或許地球生命的演化也有月球物質的參與。輻射紋不僅僅留給我們對月球禮花燦爛的回憶,而且還提示著我們,在偉大的生命基因中,也會有這些月球禮花的贊助嗎?月球的禮花釋放已經過去了35億年,之後月球似乎就蒙頭大睡,整個星球幾乎一點動靜都沒有了。
地球生命欠月球的一份情月球的睡姿很固執,一直固定一個角度朝向地球,這是地球的引力把它鎖住了,但是有意思的是,月球是把最年輕的肚皮朝向地球,它的肚皮就是「月海」。月海,是月球上各海的統稱,也就是流淌的巖漿,一般來說巖漿都是火山噴發製造的,可是在月球上這些巖漿似乎沒有從火山口流出的痕跡,這是月球在冷卻的過程中,外殼收縮導致局部地殼破裂,地下的巖漿流出鋪出月海。另外,巖漿出現的比較晚,所以它們鋪完以後,上面的隕石碰撞形成的環形山也不多。為什麼「月海」都向著地球的方向呢?這是不倒翁效應,因為月海的巖漿都是玄武巖分量比較重。月球旋轉逐漸停止的時候,就把偏重的一邊朝向了地球。月球的背面容易遭到隕石的撞擊,而根據穿越效應力學的原理,在一面遭到的撞擊動力波恰恰在另一面體現出來。地球上曾經有過非洲遭到隕石的碰撞,而正對的另一側夏威夷火山同時爆發的證據,因此月球正面的月海,恰恰是它背面遭到的撞擊的傷口在正面的表現,這就表現出月球就是一個為地球而犧牲的擋箭牌,它幫助地球生命躲過了很多災難,它的這些巖漿時刻提醒著,這是地球生命欠它的一份情,然而雖然月球在地球旁默默的存在,並且保護著地球,但是人們越來越多的發現這個月球的存在非常的奇怪。
背道而馳的運行軌道在某種意義上,月球是一個恐怖的軌道夥伴,因為它的尺寸對於地球是太大了,根據宇宙的力學規則,兩個星球之間的引力將導致它們越來越近,並最終相撞。根據太陽系巨大的木星和土星以及它們和衛星的大小關係,就知道地球的這顆衛星·月球實在是太大了,木星和土星比地球大的多,但是它們的衛星和地球的衛星卻幾乎是同樣的尺寸,鄰居大了就會失控,一般來說天體都有自己的安全警戒線,也就是·洛希極限。這個區域裡大天體的引力可以粉碎靠近自己的小天體,它可以讓靠近的小天體變形直到裂解,這種情形叫做·潮汐力。但是洛希極限的防護能力是有限度的,如果靠近的天體的個頭超過了一定的尺寸,這個天體自身的牢固性已經能抵抗潮汐力的撕碎的力量,因此月球超越地球的警戒線,向地球靠攏並且最終發生碰撞,這種可能性原本是嚴重存在的。然而目前計算的結果是,月球正在向相反的方向運動。根據測算,月球每年大約以3釐米的速度離開地球。
為什麼會發生違反一般天體運行規則的行為呢?這或許是宇宙中一種極其罕見的現象,是因為地球有特殊的地表物質,這就是地球是一個擁有液態水的星球,地球上有水,而且面積超過70%,這麼多的水在月球引力的作用下會和堅硬的陸地之間產生不同步,當月球掠過地球時,水會被月球的引力控制,它們會和轉動中的陸地產生摩擦,於是地球旋轉的速度就會減慢。是水救了地球,水不僅創造生命,而且還讓我們的星球避免了被大鄰居碰撞的危險,因此當潮起潮落的時候,我們要感謝這種奇妙的物質,它讓我們避免了一個滅頂之災,這種情況只有在地球上發生。
根據萬有引力定律,行星之間的引力,除了受到質量的影響以外,還與星球的自轉角速度有關,地球自轉的速度減慢了,就相當於月球受到向心力減小,於是月球就會離地球越來越遠。地球和月球40年以來的軌道距離的變化,月球是逐漸地遠離地球,今天月球離地球是38萬公裡,而40億年前它們相距大約只有幾萬公裡。不過,既然月球現在離地球遠去,那麼在過去月球就會離地球很近,根據月球今天離開地球的速度計算,月球在40億年前就緊緊地貼著地球。
既然有潮汐力的存在,這兩顆星球曾經是如何能靠得那麼近?月球是從地球上分離出去的,是地球製造了月球,然後再把它慢慢推遠,因為只有這樣,月球的存在和動態才能得到合理的解釋。經過直接在月球上的採樣對比分析,月球物質的同位素和地球的同位素是一致的,特別是氧同位素,月球樣品中氧-16、氧-17、氧-18的含量和地球上氧同位素的比例相似,這些元素的比例就類似於產品的條形碼,是非常準確的。無論我們如何驚異,「親子鑑定」清晰地表明,地球美麗的靈動風景和月球死去沉沉的地貌,都是用了同一批材料製成的,而太陽系裡其他天體的同位素和地球就完全不同,這就是說,月球的確曾經是地球的一部分。
圖解:左:月球物質氧同位素 / 右:地球物質氧同位素 分析對比圖不過在月球表面通過多次月震的觀察發現,當聲波穿越月球的地層時,月球的核非常小,核是重金屬組成。核小,就意味著月球缺少重金屬,這使得整個月球的比重要比地球小得多,差不多差了1倍以上,這證明雖然月球和地球有同樣的DNA,曾經是地球的一部分,但是它只是借用了地球的外皮形成的,那麼是一把什麼樣的刀,能夠這麼精細地把月球從地球外殼上像削蘋果皮一樣剝離出去的呢?綜合了所有的條件,碰撞的可能性最大,但前提是這個碰撞要非常的角度精確,才能恰到好處地把地球的皮給剝下去。在45億年前,太陽系剛剛誕生的時候,地球身邊有一個像火星那麼大的星球·賽亞,理論上它們都有可能誕生生命,但是它們如此近地在一起,就意味著它們不能分別獨善其身,而是要進行一次合併,這就是碰撞,最終賽亞衝向了地球。由於賽亞碰撞的角度正好是45度,在碰撞的瞬間把自己粉碎在地球上,同時這個碰撞讓地球開始高速旋轉,並且拋出大量的地球物質瀰漫在地球的外太空,而月球就是在這些拋出的物質中形成的。
賽亞從側面狠狠地撞過來,撞擊的速度是每小時5000公裡,足以把地球的地球撕開,於是地球的主要核心部分和賽亞的核心融合,形成一個更大的地球鐵核,而地球的地殼一大部分則被這個撞擊拋出了地球之外,撞擊導致大量的地球物質被高熱的能量汽化,並且被巨大的力量拋向外太空,逃向太空飛散,然後擴展開來包圍了地球,而被碰撞產生的巨大能量所蒸發的物質很快冷卻,變成巖石形成一個圓盤,不過這塊巖石的圓盤由於離地球太近,也就是處於洛希極限的距離裡,它們被地球的引力分割不能凝聚成大的天體,但這時候它們不斷地相互碰撞,形成了振蕩,這種振蕩會引起整個圓盤的巖石向外側擴展,而一旦到達洛希極限之外,這些巖石就不再受地球束縛,巖石們可以逐漸的通過碰撞結合在一起,並急速成長起來,這就是月種的誕生。1年後,一個直徑約3500公裡的月球,並在距地球約3萬公裡的地方誕生了。
月球的構成材料是來自地球,那就構成它的石塊和泥土,曾經離地球很近,但是月球作為一個天體的最終完成,只能是在離地球34000公裡遠的區域,因為只有在那,大地球的洛希極限才會失去撕裂的作用,也就是說地球的太空管制的區域是34000公裡, 在這個區域內地球是不允許有任何的違章建築的,因此月球離地球最近的距離不會超過34000公裡,而且很可能就在剛剛超過這個極限的距離上形成。
剛剛形成的月球依然是一個靠近地球的危險天體,就像它的前輩·賽亞很可能還會被地球的引力拽到地球上,再次撞擊地球碰撞。但是現在的地球不同了,碰撞以後的地球有了快速旋轉,這個旋轉和潮汐力的形成有很大關係,而潮汐力就能把新誕生的月球,從身邊逐漸地推向遠處,於是月球就會離我們越來越遠。
月球的形成大致完成在45億年前,因為月球上最古老的巖石大致是這個年代,而地球生命的誕生大約是在40億年前,也就是說月球是在地球生命誕生之前就形成了。月球不僅見證著地球生命的誕生,而且它甚至是地球生命的重要締造者,它對地球生命的誕生以及演化有著超乎想像的重要影響。