沈阳先生 编著
致太阳系最伟大的爱情
原创|发布：2020-08-27
本文首发于2019年3月
撰文：萤火 编辑：羡月姑娘图片：潘晨霞
专家审核
中国科学院国家天文台研究员郑永春
地球和月球，这对太阳系最特殊的伴侣，已彼此相依相伴数几十亿年，从未离开过。也许未来，人类早已离开地球，带着文明的火种找到了新的家园，但每当人们遥望星空，遥望那曾经的太阳系，也许还会想起那段太阳系最伟大的爱情传奇。
在月球起源的假说中，大碰撞假说是目前的主流理论，相比于其他理论，拥有更多的证据支持；本文中地月的结局，是众多地月结局可能性的一种，并且在较为理想的情况下，才会发生。但这并不妨碍，地球与月球的爱情故事成为一段传奇。
↑一群国家地理控，专注于探索极致世界
致太阳系最伟大的爱情
当人们孤注一掷
用一万多座行星发动机
将地球推离太阳系
这颗承载着全人类希望的星球
终于在灾难中幸存
当然
它也付出了极为惨痛的代价
其中最令人扼腕的
莫过于失去了唯一的天然卫星
（地月同框照，展示了月球背面与地球的合影，该照片由中国嫦娥五号飞行试验器于2014年拍摄，图片源自@国家航天局）
01缘起
（恒星系形成的艺术想象，图中气体与尘埃环绕在恒星圆盘之上，图片源自@NASA/JPL-Caltech）
缘起
行星形成早期
太阳系内风云激荡
大大小小的碰撞屡屡发生
有的聚集、组合、重生
有的分裂、破碎、湮灭
对于众多初生的行星来说
随时都有可能面临“生死存亡”的考验
（原始地球温度极高，是一个熔融的岩浆球；下图为距离太阳系33光年之外的行星UCF101，与原始地球相似；图片来源@NASA/JPL-Caltech）
月球
毕竟地球和月球
这对太阳系最特殊的伴侣
已彼此相依相伴数几十亿年
从未离开过
覆巢之下，焉有完卵
那段动荡时期
彻底重塑了太阳系的格局
生逢乱世的地球
同样无法独善其身
一场改变命运的浩劫即将来临
那时地球才诞生不久
在它的附近还有一颗原行星
大小与今天的火星相当
在最初的那段时间里
它与地球相安无事
共同围绕太阳运转
然而
由于天体之间的引力扰动和地球的吸引
这颗原行星不断靠近地球
越来越近
越来越近
越来越近
终于
灾难降临
它猛烈地撞上年轻的地球
地崩山摧、火光冲天
霎时间释放的能量
改变了这两颗年轻的星球
这次大碰撞中
地球的一部分身体被炸飞
可谓创巨痛深
而那颗撞击地球的原行星
也几乎粉身碎骨
但塞翁失马焉知非福
当时的地球又怎会料到
如同上帝用亚当的肋骨造就了夏娃
自己也将拥有一位相伴终身的爱人
撞击产生了大量碎片
有的永远飞离了地球
有的则围绕地球运转
经过不断地重新组合
最终形成了原始月球
而那颗因大碰撞而破碎的原行星
也在数几十亿年后被人类命名为
“忒伊亚(Theia)”
意为神话中月神的母亲
至此
在纷乱的太阳系中
地球和月球诞生了
而在此后的日子里
它们将以彼此间独特的方式
上演一段动人的“爱情传奇”
（原始地球和原始月球艺术想象，这两颗星球最初都是熔融的岩浆球，而后冷却固结，底图来源@ESA）
02 守护
（太阳系八大行星排列示意，八大行星的距离和大小均非按照实际比例；底图源自@NASA，标注@郑伯容/星球研究所）
守护
随着太阳系逐渐风平浪静
行星格局也趋于稳定
八大行星围绕着太阳依次旋转
除水星、金星外
其余行星都拥有自己的天然卫星
土星更是多达八十二个
而地球
有且只有月球一个
时至今日
地球和月球已携手走过45亿年
它们相依相伴、相濡以沫
默默守护在对方身边
“有我在，你会稳稳的”
（月球引力稳定地轴示意，制图@郑伯容/星球研究所）
在月球诞生前
地球正值浮躁的少年时代
地轴摇摆不定
极度缺乏安全感
忒伊亚的惊天撞击
让地球自转轴严重倾斜
但因撞击产生的月球
却能用引力将地球紧紧抓住
令其一改往日的“心浮气躁”
变得更加沉着而稳重
在月球的引力下
地球自转轴倾角基本稳定在22.1°~24.5°
在这样稳定的倾角下
太阳直射点将随着地球的公转
在南北回归线间往复运动
一年四季就此形成
而一旦失去月球
地球自转轴将摇晃不定
地球也将再次变得躁动不安
若地轴倾角变为0°
地球如同在轨道面上“正襟危坐”
太阳直射点将始终保持在赤道
这意味着
赤道地区将终年炎热
两极地区则永远寒冷
而当自转轴倾角接近90°
地球如同在行星轨道上滚动前进
一年内的气候变化将空前剧烈
整个地球再无春秋、只剩冬夏
（北半球四季变化示意，制图@郑伯容/星球研究所）
（地轴倾角0°示意图，此时地球上无四季变化，制图@郑伯容/星球研究所）
（地轴倾角90°示意图，制图@郑伯容/星球研究所）
失去了稳定的环境
地球上即便已经孕育的生命
也将难以持续生存、繁衍、进化
火星便是“前车之鉴”
它的直径约为地球的一半
但两个卫星却太小
直径还不到月球的1%
产生的引力实在是微乎其微
远不足以稳定火星的自转轴
在数百万年的时间里
“不安分”的自转轴
倾角变化可达60°
这使得火星的气候变化剧烈
（火星荒芜的地表；自转轴倾角的大幅度变化，是影响火星气候剧烈变化的原因之一，图片源自@NASA）
相较之下
水星和金星就“沉稳”多了
即便没有天然卫星的陪伴
一生注定踽踽独行
但太阳巨大的引力
依然能够稳住它们的自转轴
只是它们离太阳太近
同样无法孕育生命
“我的爱如潮水”
在今天的地球表面
约71%都是碧蓝的海洋
由于地球运动的离心作用
加之月球产生的引力
在朝向和背向月球的两个方向上
海水将聚集、隆起
（地球的潮汐力由地球运动的离心作用，以及月球和太阳的引力共同形成；由于日地距离较远，地球上的潮汐主要受月球引力的支配，本图示意了地球潮汐和月球位置的大致关系，制图@郑伯容/星球研究所）
而随着地球自转
这种规律性的海水涨落
在早晚各出现一次
早之为“潮”、晚来为“汐”
如此日复一日、循环往复
人们称之为“潮汐”
（钱塘江大潮，于2019年9月16日摄于杭州）
月球同样能够感到类似的“潮汐力”
即使没有海洋潮汐起伏那么明显
但地球引力与月球运动的离心作用
却令月球上的岩石圈产生轻微变形
成为一个椭球体
椭球体上不均匀的质量分布
带来了不平衡的受力
因此地心引力不断“牵制”月球
令其自转越来越慢
直到自转与公转周期变得完全一致
月球彻底被地球
潮汐锁定
（潮汐锁定示意；月球只有一面朝向地球，制图@郑伯容/星球研究所）
在月球形成的数百万年后
这一状态即可达到
从此以后
月球总是用同一面
痴情地凝视着地球
人们在地球上只能看到它的“正面”
而背面的景象却成为了一个谜
直到1959年
苏联发射“月球3号”探测器
人类终于看到了
月球讳莫如深的另一面
随着更多先进的探测器飞抵月球
人们逐渐看清月球背面的真容
相较于地势平坦的正面
背面的景象截然不同
这里地势崎岖、峡谷遍布
大大小小的陨石坑触目惊心
（第一张月球背面图片，阴影部分为相对低洼的月海，图片源自@Wikipedia）
（右侧较为平滑的是月球正面的东部边缘，靠左侧坑坑洼洼的是月球背面，图片源自@NASA）
月球诞生后不久
地月距离大约只有今天的1/10
彼此间的引力更为强大
月球围绕地球飞速狂奔
极富青春活力
地球的自转也比现在更快
形成快速而猛烈的潮汐运动
周而往复的潮汐作用
加速了早期生命的演化
潮起潮落之间
创造了肥沃的潮滩
孕育了富饶的环境
这里是海洋生物登陆的演习场
周期性搁浅
给一些沿海生物
造成巨大的生存压力
残酷的自然选择
让鱼鳍发达的物种
更俱生存优势
原始的肺部有了用武之地
皮肤的呼吸能力不再是累赘
生物逐渐从海洋走向陆地
（提塔利克鱼复原示意；约3.7亿年前的提塔利克鱼，是鱼类和两栖类的过渡物种，制图@王申雯/星球研究所）
相对稳定的气候
以及周而复始的潮汐作用
一定程度上促进了地球生命的演化进程
堪称太阳系最伟大的守护
然而在这世上
哪有爱情能逃过磨难和考验
即便日月星辰也不能例外
03 归宿
归宿
相较于月球的公转
地球的自转显然要快多了
因月球引力而隆起的海潮
还来不及回归平静
便运转到超前于月球的位置
海潮产生的引力
则牵引着月球向前加速奔跑
令其渐渐挣脱当前的轨道
一点点远离地球
随着彼此间距离增加
地球上曾经汹涌澎湃的潮汐
也逐渐失去了往日的气势
热恋的激情似乎在慢慢褪去
预计6亿年后
在地球上看到的月亮将明显缩小
以至于发生日食时
月球再也无法完全遮挡太阳
日全食的景象永远成为历史
（地月距离增大示意；目前月球以每年约4cm的速度远离地球，在月球加速远离地球的同时，地球则因为潮汐摩擦自转不断减速，制图@郑伯容/星球研究所）
随着月亮逐渐远离，日食发生时，地球上或许只能看到日环食，下图于2020年6月21日摄于厦门，摄影师@歪杰
大约30亿年后
地月距离将达到近50万千米
彼此间引力作用大大削弱
地球自转轴逐渐失稳
全球气候开始剧烈变化
一场感情危机已然爆发
太阳演变为红巨星艺术想象，制图@林子轩/星球研究所
地球会永远失去月球吗？
大约55亿年后
整个太阳系中
都弥漫着一种极为不详的征兆
太阳变得越来越明亮
这意味着
太阳系最后一场浩劫即将来临
发光发热了100多亿年
太阳内部用于核聚变的氢燃料
终于消耗殆尽
它的外层开始不可逆转地膨胀
演化为一颗红巨星
膨胀持续加速
水星和金星被完全吞没
太阳的外层大气兵临城下
巨大的火球、猛烈的风暴近在眼前
（太阳膨胀艺术想象；红巨星持续膨胀，吞噬水星和金星，制图@林子轩/星球研究所）
地球和月球
这对相守百亿年的爱人
最终还是来到了毁灭的边缘
受到太阳外层物质的干扰
月球绕太阳的运行速度将持续减小
在地心引力作用下
它将以前所未有的速度向地球靠近
直到被地球的潮汐力撕成碎片
（红巨星逼近地月艺术想象，制图@张靖&林子轩/星球研究所）
（月球破碎艺术想象，制图@林子轩/星球研究所）
这些月球碎片
将化身为美丽的行星环
环绕在地球身边
并最终落向地球
直至二者合二为一
（月球碎片环绕地球艺术想象；月球化为月环，用另一种方式守护着地球，制图@林子轩/星球研究所）
它们相守了100多亿年
却从未如此近距离地注视彼此
这是第一次
却也是最后一次
本已渐行渐远的月亮
就这样在生死关头
不顾一切地回到地球的怀抱
然而这还不是结局
太阳的膨胀仍在继续
直到抵达火星轨道附近
垂垂老矣的太阳
将它的外层物质抛向太空
形成壮观的行星状星云
宛如最后一片绚烂的烟火
而怀抱着月球碎片的地球
也早已被膨胀的太阳吞噬
消逝在炽热的烈焰中
乱世诞生
相拥而终
地球和月球的爱情故事
终于走到了尽头
或许那时
未来的人类早已离开地球
带着文明的火种
找到了新的家园
但每当人们遥望星空
遥望那曾经的太阳系
也许还会想起
那段太阳系最伟大的爱情传奇
又或许
地球并没有灰飞烟灭
而是真的逃离太阳系
开始了数千年的流浪
到那时人们也许会发现
没有带上月球
是一个多么令人懊悔的决定
（NGC 7293，也称为“螺旋星云”，是离地球最近的行星状星云之一，由一颗类太阳恒星死亡后形成）
（漫天繁星闪闪，摄影师@苏晨）
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