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    月球幫地球躲過了雪球的命運

    2021-01-25 09:18:07石無魚
    大科技·百科新說 2021年11期
    關(guān)鍵詞:潮汐悖論天體

    石無魚

    暗淡太陽悖論

    按照天文學家的說法,像太陽這樣的恒星,屬于那種越燒越亮的天體。這是因為太陽是靠把氫聚變成氦而發(fā)光的,這種聚變一開始發(fā)生在中心部位,那兒的溫度最高,所以核聚變最先“點燃”。等到中心的氫燃燒完了,核聚變才會漸漸移到靠近太陽表面的區(qū)域。考慮到太陽的表面離我們更近,而且光線也更容易逃逸出來,所以這種轉(zhuǎn)移會讓太陽越來越熱。據(jù)科學家推算,早期的太陽每秒釋放出的能量只及現(xiàn)在的70%,如此一來,早期地球的溫度比現(xiàn)在差不多要低25℃。

    這可不是鬧著玩的。在氣溫下降25℃的情況下,除了熱帶地區(qū),地球上其他地方的水都結(jié)成冰,整個地球也差不多成一個冰球了。液態(tài)水的存在是生命進化的必要條件,水都凍結(jié)了,還怎么進化出生命來呢?

    蹊蹺的是,在地球上這一切似乎并未發(fā)生。地質(zhì)史上的記錄表明,地球上除了在24億年前曾出現(xiàn)過短暫的冰期,其他時間一直比較暖和。大量與水流有關(guān)的沉積巖表明,38億年前就存在液態(tài)水了。而挖掘出的35億年前地球上最早生命的化石也表明,那時覆蓋地球表面的不是冰而是水。地球差不多以目前這個平均溫度存在了28億年,沒有證據(jù)表明地球上曾經(jīng)存在過全球范圍的冰凍期。

    由此可見,上面的理論推算是不對的。這個理論和實際的不一致,被稱為“暗淡太陽悖論”。

    過去,對這一悖論的解釋有很多假說。其中一個比較讓人信服的假說認為,當時地球大氣中的二氧化碳濃度比現(xiàn)在要高得多,它們?yōu)榈厍虿东@了更多的太陽熱量。

    那么,濃度這么高的二氧化碳是從哪里來的呢?科學家研究的結(jié)果是,這些二氧化碳是地球早期活躍的火山噴發(fā)釋放出來的。

    月球幫地球保溫

    至于為什么地球的早期火山活動會那么活躍,這個問題一直困擾著天文學家,但現(xiàn)在我們有了一個答案——月球。

    當月球和地球形成之時,地月距離只有2萬千米,而現(xiàn)在兩者的平均距離是38萬千米。那時地球的自轉(zhuǎn)速度也快得多,一天差不多只有3小時。

    這兩個因素意味著兩個天體之間的引力作用會更強。說到引力作用,這里要多說一句。當兩個天體距離足夠遠的時候,我們可以把它們各自的形狀、大小忽略,近似地看作兩個理想的點。但是在考慮地球-月球這樣的系統(tǒng)時,它們的形狀和大小就不能忽略了。這樣一來,引力作用就比理想狀態(tài)下要復雜。譬如眾所周知,地球面對月球的一側(cè)受到的引力要大于背對月球的一側(cè)受到的引力;受力不平衡的結(jié)果是,面對月球的一側(cè)拉扯背對月球的一側(cè),從而形成海洋的潮汐。

    引力的潮汐作用不僅對海水的運動有影響,對固體的地殼同樣也有影響。巖石在潮汐作用下,會反復摩擦,更容易斷裂,給火山噴發(fā)創(chuàng)造條件。我們的太陽系中就有一個典型例子。木衛(wèi)一由于跟木星靠得太近,受木星潮汐作用的影響,它表面的火山非常壯觀。

    所以,也許正是月球潮汐作用引發(fā)的大規(guī)?;鹕交顒樱瑤Ыo地球一個溫室氣體濃度更高的大氣層,使地球在太陽能量不足的情況下,躲過了凍成一個雪球的命運。

    從這里我們再次看到了宇宙中適合生命存在的條件的苛刻:地球雖然處于太陽系的適宜居住帶上,但如果沒有月球這樣一顆衛(wèi)星,它在大部分時間里說不定還是不適合生命居住的。這對于我們尋找外星生命,是一個重要啟示。

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