我們認為月球是理所當然的,但如果大約 45 億年前,在一次巨大的碰撞中,我們最近的鄰居只達到其當前質量的一半,那麼地球將是一個截然不同的地方。事實上,我們甚至可能不會在這裡欣賞它。
讓我們從日食開始。在一次奇怪的宇宙巧合中,我們今天的月球位於地球和太陽之間恰好合適的位置,其直徑足以在日全食期間完全遮擋太陽光——下一次日全食將發生在 8 月 1 日星期五。[參見ScientificAmerican.com關於日食的特別報道]。
但是,如果月球只增長到其當前質量的一半會發生什麼?假設我們半尺寸的月球由與實際月球一樣密實的岩石構成,那麼它的直徑仍將是全尺寸版本的 80%(基於您在小學學到的球體的體積和半徑之間的關係)。
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大多數日食是“環形的”,這意味著月球只會部分遮擋太陽,看起來像是被一圈發光的陽光所包圍。環形日食平均每年發生三到四次;而日全食每年只發生大約一次。在它目前與地球的距離下,如果月球是其當前尺寸的 80%,就不可能發生日全食,只會發生環形日食。
質量較小的月球的軌道也會比實際的月球更靠近地球。(這意味著日全食仍然可能發生,儘管半質量的月球必須至少比實際月球現在的位置近 20% 或更近——但這需要在巧合之上再加一個巧合)我們真正的月球的平均軌道距離為 238,600 英里(384,000 公里),但每年它都會漂移大約 1.6 英寸(4 釐米)遠。原因?海洋潮汐。
月球的引力,加上地球和月球圍繞其質量中心的旋轉,迫使海洋形成橢圓形,同時出現兩個高潮。一個高潮在地球面向月球的一側,而另一個高潮則直接相反,在地球的另一側。由於地球的自轉速度與月球圍繞我們的軌道相比非常快,因此我們的星球將最靠近月球的高潮稍微拖到它前面。
水對後面的月球的引力會賦予它能量。這使其每次繞地球執行時都會向外螺旋一點。(每次月球旋轉大約需要 29.5 天)。如果月球只有一半的質量,那麼海洋潮汐也會相應變小,傳遞給它的能量也會減少。鑑於月球的質量較小,這意味著將其推離地球所需的能量會更少;然而,事實證明,一半大小的高潮實際上包含的水比我們的高潮少,因此它對半尺寸月球軌道的影響會更小。因此,質量較小的月球最終仍然會比實際的月球更靠近地球。
給予月球的能量來自地球的自轉——為了補償,我們的星球正在減速。換句話說,白天正在變長。地質學家認為,地球的一天最初是 5 到 6 個小時長。如果月球的質量較小,從而對地球產生的阻力較小,那麼我們的星球就不會減速那麼多。一天的時間可能只有 15 個小時。
較弱的潮汐(半月)也會導致在過去的幾十億年中,地球陸地的侵蝕減少——因此大陸的海岸線看起來可能會大相徑庭。來自陸地的較少土壤和礦物質滲入海洋,可能對生命的起源產生深遠的影響。一些被認為播下了生命的有機(碳基)化合物可能沒有進入早期海洋的原始湯中,由於潮汐減弱,這些海洋的混合也會減少。
假設生命仍然出現,它將不得不應對更頻繁的冰河時代以及更極端的升溫。大月球可以穩定行星。火星只有兩個微小的衛星,其軸心晃動很大,因此它的氣候波動和季節性溫度變化比地球更大。如果沒有全質量的月球來穩定我們,地球上的生命可能會經歷更大的季節性波動。
生命的展望將是黯淡的——字面意義上的。較小的月球意味著夜晚散射的陽光較少——這就是全部的月光——這意味著夜晚會更黑暗。在這個改變後的地球上進化的任何生命形式都必須進化出更大或更敏感的眼睛,以幫助它們在這種減弱的光線下在夜間導航、覓食和產卵。
尼爾·F·科明斯是幾本書的作者,其中包括《如果月球不存在會怎樣?:前往可能存在的地球的航程》;《天上的錯誤:對宇宙真實本質的誤解》;和《太空旅行的危險:遊客指南》。他在緬因大學奧羅諾分校教授天文學,儘管他對月球著迷,但他發誓自己不是個瘋子。