沒有月球的地球,生命是否仍能發展與生存?
科學家長久以來一直相信,如果沒有月球,那么地球的自轉軸傾角將會劇烈變動,變動量程將在0度到85度之間。0度時太陽將一直維持在赤道上空,85度時則幾乎直射兩極。行星的穩定度又深深影響生命發展,因為傾角變動劇烈將引起氣候巨變,對復雜生命類型的演化非常不利。不過,最新的研究報告指出,即使沒有月亮,太陽系內的其他行星也會維持地球的穩定。
俄羅斯莫斯科附近的愛達荷大學物理系人員最新研究報告指出,地球的自轉軸傾角(黃赤交角)的變動僅約10度左右,沒有之前認為的那么大。在此狀況下,地球生命演化雖然會受到一定程度的影響,但不至于到完全無法繼續發展下去、生命完全滅絕的程度。此外,其他系外行星也不必一定要有像月亮這樣的大衛星,才能是適合生命居住的世界。
當行星自轉
行星受到母星的重力拉扯,其自轉軸的朝向在空間中也會隨時間慢慢地移動,這稱作“進動”。同樣,行星的公轉軌道面也有進動。如果自轉與公轉的進動同時發生,兩者綜合的結果將使行星毫無章法地搖擺。但月球重力似乎提供了穩定地球的效果:如果地球自轉軸進動速度加快,但地球公轉軌道進動則無,那么行星的擺動幅度將縮小,整個系統變得比較穩定。
以類地行星的衛星來比較,月球質量相當于地球質量的百分之一左右,相較之下,火星兩顆衛星中比較大的火星一質量僅約火星的6000萬分之一,可見月球在衛星中是質量比較大的。此外,火星兩顆衛星可能來自被火星重力捕捉的小行星,月球則形成于40億~50億年前,是一顆火星大小的天體撞擊地球后形成的,這場撞擊同時影響了地球的自轉軸傾角。因此,月球和其他類地行星衛星的差異相當大。
科學家當前估計約僅1%的類地行星有個顯眼的衛星。這意味著:如果真如先前理論所言,月亮有穩定自轉軸的效果,那么宇宙中絕大部分的行星,其自轉軸傾角都會劇烈改變。
行星的重力拉扯
雖然月球的確讓地球自轉變得比較穩定,但研究人員的最新研究數據顯示太陽系中其他行星的重力,尤其是木星,仍然可以讓地球遠離瘋狂搖擺的狀況。
由于木星是太陽系中質量最大的行星,所以整個太陽系的平均公轉面其實嚴重受限于木星的重力。沒了月亮,地球自轉軸傾角在50億年之內的改變幅度僅約10度~20度而已,沒有之前預期的0度~85度那么大。
這個10度~20度的數值聽起來好像不大,但當前地球自轉軸的改變量僅約1度~2度,就已經可能是造成冰河時期的部分原因。根據研究人員的說法:這個小小的移動造成的效果有限,但如果和地球現在的氣候狀況結合之下,就可能引起巨變。然而盡管10度的變化的確會造成一些影響,但對大規模的智能生命發展而言,并不是個大問題。
此外,如果木星比現在還靠近地球,那么地球公轉軌道的進動速度會變快,月亮其實反倒會讓地球自轉軸傾角的擺動變得更狂亂,沒有原本預期的穩定效果。所以,衛星對行星而言,到底是使其穩定,還是反使之狂亂,要視行星系統的其他部分而定,不全然是衛星的效果。