一直以來,月球被認為是默默保護地球的衛(wèi)星,它為地球擋住了無數(shù)來自宇宙空間的隕石“炸彈”。然而,科學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn),月球的出現(xiàn)實在是太奇怪了,因為作為一顆衛(wèi)星,它實在是太大了。巨大的體積讓這顆保護地球的衛(wèi)星,變成了一個危險的伙伴,而且還存在著與地球相撞的危險。
危險的大衛(wèi)星
地球的直徑是月球直徑的4倍,重量是它的81倍,雖然這些數(shù)字讓地球看上去很大。但其實作為一顆行星而言,月球這個衛(wèi)星還是太大了。
比如和木星相比。木星是太陽系里最大的行星,它的質(zhì)量是地球的318倍。
按照道理來說,它的衛(wèi)星大小也應(yīng)該是月球的300多倍才是,然而在木星79顆衛(wèi)星當中,沒有哪一個是比月球大很多的,它們的體積和重量都只是比月球略大了5%而已。
在太陽系里,所有行星的衛(wèi)星在比例上都比月球要小得多。比如,火星的兩顆衛(wèi)星因為太小,連讓自己保持球體都做不到,而金星直接就沒有衛(wèi)星,因為它的體積實在太小,沒有控制衛(wèi)星的能力,如果強行增加衛(wèi)星無異于自尋死路。
火星的衛(wèi)星
如果說木星和衛(wèi)星之間的關(guān)系,就好比一個成年人拿著橘子一樣輕而易舉;那么地球控制月球,就像是一個孩子抱著一個大西瓜一樣吃力。
據(jù)科學(xué)家的觀測發(fā)現(xiàn),由于月球這個衛(wèi)星過于龐大,居然導(dǎo)致地球在45億年的時間里,自轉(zhuǎn)周期從6小時被拖拽到了如今的24小時。并且這種減速作用還沒有停止,地球的自轉(zhuǎn)周期還會進一步延長。
這是因為根據(jù)宇宙的力學(xué)規(guī)則,兩個星體之間存在著引力,這會讓它們相互吸引并且變得越來越近,直到撞上為止。
在宇宙中,總是會有一些小星體在地球引力的作用下撞過來,由于地球本身存在潮汐力,在這些天體還沒有碰到地球大氣層的時候,就已經(jīng)被潮汐力分解成更加細小的顆粒了,最終只有很小一部分會墜落在地球上。
但是潮汐力對地球的保護作用也有極限,像月球這么大的衛(wèi)星,在引力的作用下靠近地球時,就不會被裂解。因此,月球在地球引力作用下撞擊地球的可能性原本是嚴重存在的。
月球正在遠離地球
然而,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),月球不僅沒有撞擊地球,反而在不斷地遠離地球。在40多億年前,地球和月球地距離還只有幾萬公里,
但是在后來漫長的歲月里,月球公轉(zhuǎn)軌道半徑擴大了10倍左右,今天的地月距離已經(jīng)增加到了38萬公里,并且直到現(xiàn)在,月球還在以平均每年3.78cm的速度遠離地球。
月球的運動軌跡似乎已經(jīng)違反了宇宙天體運行的一般規(guī)律,為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?這是否意味著月球正在脫離地球引力的作用呢?
科學(xué)家們認為,這是因為在地球表面存在著一種特殊的物質(zhì)——液態(tài)水。水在我們的生活中或許很常見,但如果放到整個太陽系或者整個宇宙來說,像地球這樣70%的表面都是液態(tài)水的星球卻十分罕見。
當月球圍繞著地球公轉(zhuǎn)并互相吸引時,地球上的水會被月球的引力控制,形成潮起潮落的現(xiàn)象,并與陸地產(chǎn)生摩擦。在這種“內(nèi)斗”中,地球自轉(zhuǎn)的速度就會減慢,而月球受到的向心力也在減小,所以才會不斷地遠離地球。那么,月球最終會脫離地球,飛出太陽系,甚至飛向宇宙的深處嗎?
月球最后會脫離地球嗎?
實際上,潮汐作用會導(dǎo)致地球的自轉(zhuǎn)速度不斷減慢,地球自轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)的角速度差越來越小,月球的遠離速度也會不斷降低。最終在數(shù)百億年之后,月球?qū)⒊蔀榈厍虻耐叫l(wèi)星,即相互潮汐鎖定。地球和月球也會像牛郎星和織女星一樣,彼此凝望,脈脈無言。
到那個時候,地球的自轉(zhuǎn)周期和月球的公轉(zhuǎn)周期都會延長到1100個小時左右,也就是說一天的時間將長達1100個小時。而地月距離也會增加到55萬千米。
從物理學(xué)的角度來說,此時兩個天體已經(jīng)達到了一個十分穩(wěn)定的狀態(tài)了,彼此距離不會再發(fā)生變化。
但是從相對論的角度來看,地月系還在通過輻射引力波的方式損耗能量,這會讓地球和月球之間的引力開始增大,然后又開始彼此靠近,最終一口“親”了上去。
不過,引力波輻射的效率實在是太低了,如果僅靠它就想讓地月相撞的話,你可能得再等上170億億億年的時間了。而在那之前,比如距今40億年后,銀河系可能與一個河外星系相撞,導(dǎo)致地球和月球的愛情就此覆滅;也有可能在50億年后,太陽這位長輩耗盡了能量,將會釋放出強大的輻射,讓太陽系八大行星的大氣層全部消亡,最終變成一個個遍布巖石的灰色星球。
古怪的月球衛(wèi)星是如何形成的?
一個值得注意的問題是,月球衛(wèi)星如此特殊,而地球上的液態(tài)水和生命也是特殊的,它們之間是否存在著某種聯(lián)系呢?月球的產(chǎn)生和地球能夠形成生命是否有一定的關(guān)聯(lián)呢?
圍繞著這個問題,科學(xué)家們開始尋找月球形成的原因。
大家最開始的猜想是,月球是從地球上分離出去的。由于科學(xué)家推測,在45億年前,月球距離地球的距離非常近,幾乎是貼在一起的,直到后來才逐漸遠離,所以才得出了這樣的猜想。
有人認為,在遠古時期的中國和西方神話中,都有對天的描述。那么古人看到的天會不會是一種實體,也就是貼近地球的月球,而不是現(xiàn)在透明的大氣層呢?所以中國古人說天地之間有天柱連接,名叫不周山;而西方人則稱之為奧林匹斯山。
由于月球在不斷遠離地球,產(chǎn)生的潮汐能就會導(dǎo)致地球產(chǎn)生大洪災(zāi),這也是東西方神話中都存在的描述。直到月球最終進入地月軌道后,潮汐才逐漸平穩(wěn)下來。
而科學(xué)家們則用更為科學(xué)的辦法,試圖證明地球和月球確實同出一脈。他們在化驗過月球巖土樣本后發(fā)現(xiàn),月球上物質(zhì)的同位素與地球上的是一致的,而太陽系中其他天體的同位素則存在明顯差異。無論我們多么驚訝,但是地球上五彩斑斕的美景與月球上終年灰暗的環(huán)境,其實都出自一種材料。
當然,也有科學(xué)家不認同這種觀點,他們認為同位素相同,只能說明地球和月球都起源于太陽系的同一部分,不能說明月球是從地球上分離出去的。因為他們發(fā)現(xiàn),地球上已知最古老的材料比月球上的材料年輕了至少1億年,也就是說月球的形成時間可能比地球還要早。
地球上最早的材料——鋯石晶體
同時,科學(xué)家還指出,地球的結(jié)構(gòu)分為地殼、地幔和地核,其中地核里多為鎳鐵金屬,而月球則沒有金屬核心。所以,月球的總體密度只有3.3克/cm3,明顯比地球的5.52/cm3克輕了不少。如果是同出一脈的話,月球為什么沒有金屬核心呢?
根據(jù)這個特點,科學(xué)家們提出了目前普遍被大家接受的一種猜想——撞擊說??茖W(xué)家們猜測,在地球剛剛形成后的7000萬年后,它引來了一個巨大的小行星的撞擊。
這顆小行星的大小和火星差不多,一下子就將地球上較輕的物質(zhì)拋向宇宙,最終凝結(jié)成了現(xiàn)在我們看到的密度很輕的月球。
我們總是在憧憬著像宇宙深處探索,但其實經(jīng)過太陽系的一番考察后,我們會發(fā)現(xiàn),和地球復(fù)雜的生命活動相比,外界的大多數(shù)行星其實都是荒涼而孤獨的,和地獄沒什么兩樣。所以,在我們將目光投入星辰大海的時候,也應(yīng)該多多珍惜這個在宇宙中十分罕見的地球家園。