身边的天文学

◎李 鉴

    5月26日晚上，超级月亮恰逢月全食，一轮红色的圆月点亮夏夜星空。

    “可怜今夕月，向何处，去悠悠？是别有人间，那边才见，光影东头？”在古人眼中，月亮从来都是最具诗情画意的天体。把酒对月，它带给了人们无数的疑问。月亮从何而来？为什么会高挂夜空？如果没有了月亮，地球将面临哪些变化？

    潮汐减弱，磁场消亡

    如果没有月亮，对地球最直接的影响就是潮汐现象的减弱。月亮是产生海洋潮汐的主要“推手”。没有了月亮，每日汹涌的潮起潮落将不复出现，取而代之的，将是海浪的轻柔波动，洋流将改变方向，进而造成气候的巨大变化。海平面也会受到影响，失去了月亮引力的牵引，海水会几乎均匀地分布到整个地表，两极的海平面将大幅上升。

    月亮与潮汐对地球的影响还不止于此，它们还是地球磁场的“守护者”。地球有一个固态的内核，在它外面环绕着一圈液态的外核，内外核中的主要物质都是铁。外核的温度从接近地幔处的4000多摄氏度增加至接近内核处的6000多摄氏度，几乎和太阳表面一样炽热。熔融的铁在这里成为了等离子态，它们在外核中做对流运动，就像“发电机”一样，形成了强大的感应磁场。

    正是这个磁场保护着我们免受来自太阳高能带电粒子的伤害，而且还阻止了太阳风对地球大气的剥蚀。最新研究表明，月亮的引潮力正是驱动外核产生对流运动的主要因素，它在外核中产生的能量每秒以万亿焦耳计，让“地球发电机”保持活力，从而维持了地球的磁场。

    如果没有月亮，地球磁场会大大减弱甚至消失，太阳风将“吹散”地球大气，高能辐射也将直扑地表，生命将面临灭顶之灾。

    地轴摇摆，气候疯狂

    月亮还有一个关键作用，就是让地球的自转轴保持长期的稳定。我们知道地球的赤道面和它的公转轨道面（黄道面）并不重合，存在大约23.5度的倾角，这使得地球上有了春夏秋冬四季之分。

    由于地球在自转，赤道上的转速最大，这使得它的形状不是一个正球，而是两极稍扁、赤道略鼓的近似椭球形。月亮和太阳都在黄道面附近运行，它们的引力所导致的引潮力，有把地球隆起的赤道部分拽向黄道面，从而使倾角变小的趋势。但由于地球在快速自转，它们的努力并没有“得逞”，最终的结果就是“互相妥协”——倾角还是基本稳定在23.5度不变，但是地球自转轴的指向却在空间中缓慢地改变着方向。

    如果没有月亮，地球的自转轴将会发生大幅摆动，变化幅度甚至可以超过90度。倾角的变化将导致地球气候的巨大改变：当自转轴垂直于公转轨道面时，地球上每一个角落全年接收到的太阳热量基本上是恒定的；而当自转轴变得平行于公转轨道面时，一年中，人们会有半年时间暴晒在烈日之下，而另外半年则将在黑暗和严寒之中战栗不已。每年都只有酷暑和严寒两个极端难捱的季节。

    其他影响，难以估量

    随着研究的深入，人们发现月亮对我们的重要性可能大大超乎想象，还有许多其他影响难以准确估量。

    如果没有月亮，地球上的生命可能难以形成，或者要延迟几亿年。大约在40亿年前，月球离地球比今天近得多，地球上的潮汐可能比今天大上千倍。那时的地球，自转周期只有6小时左右，每3个小时就经历一次涨潮。潮水退却后形成的水洼因太阳曝晒而蒸发，留下盐分、矿物质和有机化合物。频繁的潮汐“浓缩”了这些化学物质，它们在太阳辐射下发生化学反应，从而生成更复杂的有机化合物，例如脂肪酸和蛋白质等，并最终导致了生命的形成。

    如果没有月亮，我们很可能要为缺少金、铂等重金属而大伤脑筋。月亮产生于大约45亿年前的一次超级大碰撞——一个火星大小的天体“忒伊亚”和地球的碰撞。地球损失了大部分原始地壳，“忒伊亚”的外壳和部分地幔也被撞得粉碎，这些飞溅而出的物质最终凝聚成了月亮。而“忒伊亚”富含重金属的核心则留在了地球上。我们今天开采的金属矿，绝大多数都来自它。而地球本身的重金属基本都沉积在了核心，只有在火山喷发的时候才可能“重见天日”。

    如果没有月亮，地球可能会遭受更多的小行星撞击，而且由于自转更快而成为飓风的天堂，令我们的家园建设困难重重……

    如果没有月亮，无数生物的生物钟将会彻底改变。夜空黑得伸手不见五指，猫头鹰的觅食会更为困难，昆虫会找不到配偶，与潮汐同步的鱼类觅食和繁殖将出现紊乱……

    感谢月亮，它助力了生命的形成，看护着生命的成长。而且相信在不久的将来，它还将成为人类踏出地球的第一站，成为我们探索其他天体的太空大本营！（作者系北京天文馆副研究员）