月球是地球永久的伙伴,它给人类留下了很多美好的想象和传说。不知道你有没有想过,为什么地球旁边有一个月球?月亮是怎么来的?
月球从哪里来
对于月球的起源,自古以来就有很多假说:比如有人说月亮跟地球一样都是太阳系里面最早形成的星球,地球大了就变成行星,月亮小了被地球的引力“抓”过来,成为了地球的卫星。
还有一种说法,是达尔文的儿子提出来的,认为地球刚形成,由于内部能量很大,所以“甩”出了一团物质出去,成为了月球。而甩出月球后的地球留下了一块“疤痕”,也就是现在的太平洋。但经过检测,太平洋的石头很年轻,月球石头的年龄有 40 亿年,它们的年龄对不上。所以这个假说也是不对的。
最后有一个比较靠谱的理论,认为月球确实是地球的一部分,但并不是地球甩出去的,而是被其他天体撞击后得来的:我们的地球是在 46 亿年前形成的,并在大约 45.6 亿年前,受到了一个来自太阳系的火星大小的天体撞击,这次撞击产生了很多碎块,而后这些碎块在地球边上由于引力慢慢地组合起来,形成了我们的月亮。
近日,科学家在计算机上生成的地球受到撞击后形成月球的模拟视频,月球的诞生可能就在几小时内。如果想知道这个理论是否成立,就需要给地球和月球做一个“亲子鉴定”。对于人来说,我们可以通过将父母和子女的基因提取后进行对比,就可以确认孩子是否是父母亲生的。那么对于地球和月球,我们也可以通过提取它们的“基因”——岩石,通过年代测定并进行对比,确认月球是否是地球的“孩子”,这也是我们想要探月的原因之一。
月球对地球的贡献
地球受到撞击“生”下月球,这无疑是对地球的一次伤害。然而,这种伤害却为地球带来了一些好处,同时,月球的“诞生”也为地球做出了不少贡献。
贡献一:让地球拥有四季
为什么我们见到的所有的地球仪都是歪的?因为我们的地球本身就是歪的,它被撞歪了23.5°。这是地球在45.6亿年前“生”下月球的那次撞击中,留下的一个“残疾”。
不过与其说是“残疾”,不如说是月球对地球的一个贡献。
想象一下,如果地球没有被撞歪,以竖直自转轴一边自转一边围绕太阳公转的话,公转一周下来地球上每个区域受到太阳照射的时长就是相同的,可能就不会有明显的四季。可“幸运”的是,地球被撞歪了,在以倾斜的自转轴自转的同时,又围绕太阳公转,公转到不同位置时,太阳对地球的照射时长有长有短,也就有了春夏秋冬,有了分明的四季。所以说,四季是月亮诞生的时候给地球带来的一份特殊的节律。
除了地球外,太阳系里的其他行星也没落下“好结果”。比如火星被撞歪了24.5°,比地球稍微再歪一点点,所以,火星也有春夏秋冬;金星则撞翻了,其他行星都是逆时针方向转,只有金星是顺时针方向转;木星太大,歪得不多;土星也歪了;而天王星更惨,撞“躺”下了,所以,天王星是“躺”着围绕太阳转的。太阳系的八大行星都是“七倒八歪”的,这就是现在观测到的情况。
贡献二:做地球的卫士
月球上有许多大小不同的坑,大概有三四百万个,这些坑是怎么来的呢?在太阳系中,有很多朝向各个方向飞行的小型天体,其中有一些就会飞向地球。幸运的是,月球在地球外面日复一日地公转,它以微弱的身躯替地球抵挡了很多小型天体的撞击,尽管月球自身被撞得到处都是坑,但它英勇地保护了自己的“母亲”。
贡献三:帮地球减速
月球的第三个贡献,就是为地球带来了潮汐。根据古生物的研究,早期地球的自转一周大概只有 6 个小时,一会儿白天、一会儿晚上。想象一下,如果我们生活在自转一周只有 6个小时的地球上,可能这一天除了睡觉什么都做不了了。但在月亮的帮助下,地球的自转被拖得越来越慢,从原来的一天 6小时,变成了现在的一天 24 小时。
其实,现在地球的自转还在逐渐减慢,减慢的主要原因就是月球的潮汐摩擦,除此之外还会受到如气候、地质活动的影响。自1972 年至今,国际地球自转服务会通过增加或减少 1 秒(这“1 秒”被称为“闰秒”),来消除精确的时间(使用原子钟测量)和不精确的观测太阳时之间的差异。截至2022年6月30日,我们已经增加了27 闰秒。虽然这 27 秒的时间对于我们的人生来说无比短暂,但可以知道的是,我们的地球确实越来越慢了。
所以,虽然月球的诞生让地球被“撞”歪,但月球对于自己的“母亲”怀有深厚的感情,一直是地球的卫士,同时也对我们未来人类的生活产生了巨大的影响。
月球其实已经“死亡”
不知道你有没有想过这样一个问题:月球会死亡吗?月球死亡后会不会爆炸波及到地球?
月球也像一个人的一生,会经历诞生、婴儿期、青少年期、中老年期,也会老态龙钟、最终死去。这里“死亡”的意思是说月球内部的能量已经耗尽,没有什么活力了。但是,它还是会自转并绕着地球公转。
那么月球是什么时候“死”的呢?此前,科学界认为月球是在 30 亿年前死亡的,但最新研究表明月球在 20 亿年前还“活着”。这一结论的得来,离不开我们的探月工程对月球背面的探索。
在月球背面,有一个直径长达 2480 千米的巨大盆地——冯·卡门环形山,是在 40 亿年前月球受到撞击后留下的。但是由于潮汐锁定,人类从未亲眼见到过月球背面真实的样子,而嫦娥四号和嫦娥五号,让我们对月球背面的探索有了前所未有的进展。
2018 年 12 月,嫦娥四号着陆器、“玉兔二号”月球车由长征三号乙改进Ⅲ型运载火箭(遥30)发射升空,前往月球背面的冯·卡门环形山。这是人类首次实现月球背面软着陆和巡视勘察,同时也是人类首次在月球的高纬度极地着陆,也是人类首次实现月背与地球的中继通信。不过这次嫦娥四号并没有能力采集土壤或岩石样本返回进行研究。
但是,短短两年,嫦娥五号飞向月球,成功实现了着陆月球、采集样本、返回地球等一系列工作。嫦娥五号带回了大概1721克的月球样本,通过研究这些样本发现,在20亿年前月球还有火山爆发活动,将月球的死亡年龄向后成功顺延了10亿年的时间,这是一次巨大的成功。
人类为什么要登月
月球已经死了 20 亿年了,我们为什么还要登月?在未来,我们能在月球上做些什么呢?
建设实验基地。在后续的探月工程中,科学家的任务是建立月球科研站,而后进行载人登月,最后再建设月球基地。在2030年,人类将基本完成无人探月工程,随后将在月球上建立一个科研站,这个科研站在2035—2045 年间建成,实现人类长期的月球驻留,将进行较为全面的大规模的科学探测、技术实验、月球资源的开发和月球环境的利用。
资源开发。月球有丰富的资源,如稀土、铁、钛等,但由于在月球上开矿成本太高了,所以科学家们没有把目光集中在这些矿产资源上,而是关注月球的太阳能和氦-3资源。月球没有大气包裹,环境恶劣,有非常丰富的太阳能资源。有人统计过,每年到达月球的太阳光辐射能量相当于地球每年消耗能源的 25000 倍,只要将很少一部分太阳能从月球传输到地球,那么我们就有可能从此告别化石能源,真正实现能源清洁。除了太阳能,月球上还拥有丰富的氦-3资源。在没有大气层、没有磁场的月球上,太阳风中氕核与氘核聚变生成的氦-3很容易被抛射到月球表面土层上。通过测量,月球的土壤里一共有103万~129万吨的氦-3,这些氦-3如果作为核聚变原料进行核聚变发电,可以解决人类社会未来一万年的能源需求。
行星际探测的中转站。月球还有一个非常重要的作用,那就是将月球变成去火星或深空探测的中转站。我们知道,月球的引力非常小,只有地球的六分之一,因此在月球上发射火箭消耗的能量也比在地球上要低很多。现在美国已经开启了阿尔忒弥斯计划,准备建立月球空间站,这样以后月球就会变成一个转运站。