地球上的生命：我們可能要感謝月球現已不復存在的磁場

2020-11-02 新浪探索

國際空間站拍攝的幾近滿月狀態的明月，懸掛於地球大氣之上。

　　一顆行星是否適宜居住，取決於許多因素。其中之一便是需要有強大而又持久的磁場。從行星表面數千公裡之下的液態地核產生，這些磁場可一直延伸到太空，為大氣層遮擋有害的太陽輻射。

　　若沒有強大的磁場，行星就無法維持可呼吸的大氣層——這對我們已知的生命而言無疑是個壞消息。最近發表於《Science Advances》雜誌的一項新研究表明，大約40億年前生命正孕育之時，月球上的磁場曾經可能保護過我們地球的大氣層。只不過，如今，月球磁場已經消失。

　　現在，地球自己有強大的全球磁場，可以保護大氣層和低軌道衛星免於嚴酷的太陽輻射的危害。相反，月球既沒有可呼吸的大氣層，也沒有全球磁場。

　　全球磁場由行星和衛星核心內的熔鐵運動而產生。讓熔鐵動起來需要能量，例如核心內部滯留的熱量。一旦能量不足，磁場就會消失。

　　若沒有全球磁場，吹向行星的太陽風（來自太陽輻射）中的帶電粒子會產生電場，從而使帶電原子（即離子）加速逃離大氣層。這個過程，現在就發生在火星上。因此，根據火星大氣和不穩定演化任務（Maven）的直接測量，火星上的氧氣正變得越來越少。Maven團隊估計，自古以來，火星大氣層流失的氧氣量相當於23米厚的全球水層中所含的氧氣量。太陽風也可能會和大氣層發生碰撞，將分子撞入太空。

　　探測古代磁場

　　新的研究調查了地球和月球的早期磁場之間可能的相互作用。但是，探測這些古老的磁場並不容易。科學家想到，可以向古老巖石尋求幫助。這些石頭含有一些小顆粒，在巖石形成過程中被慢慢磁化，從而保留了當時與當地的磁場方向與強度等信息。這樣的巖石不多見，而且獲取它們蘊藏的磁場信息也需要精細的實驗室測量。

我們的月亮在40億年前也曾有過自己的磁場。

　　但是，這些研究表明，地球上的磁場，至少產生於35億年前，也可能更早，在40億年前。當時的平均磁場強度，大約是現在的一半。更早之前的磁場情況，我們暫時還無法得知。

　　相比之下，在40億年前，月球的磁場可能比地球的磁場更為強大。然後，在大約32億年前，月球磁場陡然衰退為弱磁場。但是，目前，我們對於這些古老磁場的結構以及時間變動性也所知甚少。

　　另一個比較複雜的問題是，早期月球磁場與地磁場之間的相互作用。新的研究在兩個磁場北極方向相同和相反的兩種情況下，模擬了兩個磁場間的相互作用。研究發現，該相互作用可以為地球與太陽之間更大範圍的近地空間阻擋太陽風。

　　這項新研究邁開了有趣的第一步，接下來研究人員可以進而去探索這些相互作用在月球軌道上或在數億年間究竟起到了多少作用，這對評估行星的宜居性也很重要。但可以確定的是，了解地球和月球早期磁場的強度，我們還需要進一步建模和更多的測量。

　　而且，強磁場並不能保證行星大氣層的持續可居住性。行星表面和內部深層環境也很重要，來自太空的影響也不能忽視。比如，太空的亮度和活動在過去數十億年間也一直在變化，因此太空風削弱大氣層的能力也在變化。

　　這些因素如何影響行星宜居性的演變，並進而影響生命的演變，目前我們仍未完全弄明白。這些因素的性質和它們之間相互作用的方式也可能會隨著地質時間的推移而改變。所有這一切宛如一張迷人的拼圖。不過值得慶幸的是，最新的研究又為這幅拼圖添上了新的一小片內容。（勻琳）

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