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40多亿年了,不能没有你——月亮是如何影响地球的?

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发表于 2018-5-3 00:06:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

地球是类地行星中很特别的一个,因为它拥有月球这颗巨大的卫星,在所有行星-卫星系统中,月球与地球的相对质量是最大的( 以前比不过冥王星的“卫星”卡戎,但现在冥王星和卡戎已经被重新认定为双矮行星系统了 )。很多证据表明,月球是在地球最初形成后不久一场不同寻常的撞击事件的产物。作为结果,地球后来的演化和生命的出现、发展都因月球的存在而受到强烈影响。


  


  本文将重点解释说明月球如何直接和间接影响了地球上生命的产生和发展,此进程终至形成了人类这一拥有智慧、技术高度发展的物种。


  潮 汐


  也许月球对地球影响最明显的表现就是海洋潮汐,特别是太阳和月亮的引力相结合产生最大效果的大潮时期。海平面规律的涨落创造了太阳系中最独特的环境,在这里,生物在数小时内会经历浸没水中和暴露于空气两种状态。许多人认为这两种不同生态环境之间的交界(潮间带)是具有决定性的演化条件。


  


  潮间带(图片来自网络)


  这是一个生命体在安全返回其水生环境之前能体验到完全不同世界的应力和应变的环境,这种变化可能会促进生命体从一种到另一种环境的改变和(或)迁移。因此,由于月球存在而产生的潮汐可能大大激励了生命体从海洋向陆地的扩展。


  月球还会引起地球固态本体的潮汐,在过去,当月球轨道比现在近得多的时候,估计这种潮汐造成了地球固体表面多达1000米的移动。这会在地球内部产生强烈的应力和变形,再加上吸积的衰变热量和放射性元素(铀、钍和钾)成分的增加,会极大地促进早期地球的熔融。这种熔融可能在地球早期的分异作用中扮演了重要的角色,特别是演化出了最早的地壳,而后才可能通过初期的板块构造过程实现循环。


  稳定的地轴倾角


  许多著作认为,如今大约23.5°的地轴倾角是造就了月球的那次斜向碰撞的结果。而且,在大部分地质年代当中,绕地月球的存在稳定了地轴倾角或地球的倾斜。这对地球上的生物来说具有重要意义,因为倾角重大或频繁的改变会引起两极和赤道日照值的变化,从而导致地球气候明显和迅速的变化。有人提出了类似的机理,以解释火星气候记录中明显的矛盾。


  


  图片来自网络


  如今相对适当的地轴倾角保证了两极和赤道之间的受热差异对促进形成健全而多样的气候带是适宜的,不会从一个极端突变到另一个极端(例如“雪球假说”Snowball Earth hypothesis)。特别是,因月球稳定下来的地轴倾角与中生代晚期盘古大陆(the Pangean supercontinent)的解体相结合,产生了比已经过去的恐龙时代更加多种多样的气候带及与其相关的生态环境。这为哺乳动物(包括人类)的崛起提供了舞台。


  金属


  或许,月球对地球上的生命最不明显却最重要的贡献之一,就是地球表面可开采的金属矿床。自从阿波罗宇航员带回第一块月球岩石标本,并获取了其地质化学数据之后,科学家就被硅酸盐质地球的亲铁和亲铜金属(siderophile and chalcophile metals)富集度比月球高这一点吸引住了。当前理论指出,如果地球曾经完全熔融,这些金属应该在地球冷却时被锁定在了它的金属核心。如今这些元素在地幔中的富集度应该低得多,与月球相仿(它的一部分来自地球的原始地幔)。


  通过计算机模拟地球与火星般大小撞击体之间的冲撞,显示大量撞击体的地幔和一部分地球的硅酸盐地幔被抛射到地球轨道,并结合形成了月球。但是,撞击体的金属核却没有被抛射到轨道上,而是沉入了地球的主体内。在一些模型中,这个撞击体核心的材料在撞击后如同金属的“婚戒”般沉入地球的硅酸盐地幔内,然后在漫长的地质年代中随着板块构造过程再循环成为可开采的矿藏。没有这些天赋的金属,即所谓“后增薄层”(late veneer),技术文明很可能无法在地球上发展起来。






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