□ 問 天

不可或缺的月球

□ 問 天

圖1　一個火星大小的天體，撞擊早期地球，形成月球。示意圖。

大約45億年前，在太陽系形成的早期，一顆火星大小的天體與剛剛形成不久的原始地球相撞，使得地球向外濺射出大量物質，這些物質慢慢聚合形成了月球。這是20世紀80年代天文學家提出的月球形成的“撞擊說”理論，目前這一學說最為盛行。月球圍繞地球運轉，成了地球的一顆衛(wèi)星，它是地球的唯一一顆衛(wèi)星，兩個天體組成了太陽系獨具特色的地月系統(tǒng)。

月球直徑為3474千米，現在它與地球的平均距離為384400千米，因此，月球的視直徑大約為半度。而明亮的太陽直徑約140萬千米，距離地球平均為1.5億千米，它的視直徑同樣大約為半度。這樣，在地球上仰望天空，有兩個差不多大小的明亮球狀天體。耀眼的太陽在白天從天空自東向西劃過，銀色的月亮則在夜間給人類帶來柔和的光明。我們知道，萬物生長靠太陽，因此，太陽的重要性不必多說。然而，月亮又是如何呢？

月球與地球生命

圖2　火山遍布，酷熱難耐的金星地表。

就目前所知，地球是唯一擁有生命且擁有高級生命的星球。盡管科學家們努力尋找，但是不論在太陽系內還是在其他遙遠的恒星附近，都還沒有發(fā)現別的天體上有生命現象存在，這一現狀讓科學家們難以接受和理解。那么，是哪些因素導致地球上出現了初級生命，并不斷進化成種類繁多的高等級生命甚至是智慧生命呢？當然，需要有一個溫暖平靜的太陽、適合生存的固體地表、適宜的溫度、恰當的化學成分和液態(tài)水，等等。還有沒有其他必需的因素?月球是否也是地球生命產生和進化的必要因素？

在月球形成的早期，月球和地球之間的距離只有約2萬～3萬千米，距離越小，引力越大，因此，當時月球對地球的引力非常大。在這種引力的作用下，地球的不同地殼板塊不斷運動，這樣，在地球表面形成了適宜的環(huán)境。金星沒有衛(wèi)星，它沒有形成可以運動的地殼板塊，結果它成了一個火山遍布、酷熱難耐從而不容生命產生和生存的星球。

同樣由于月球的引力作用，地球可以穩(wěn)定地圍繞地軸自轉，因而地球表面的海洋可以穩(wěn)定地存在于特定的區(qū)域。經過長期相互作用，地球上的海洋主要向赤道分布。海洋是地球生命的發(fā)源地?；鹦怯捎跊]有較大的衛(wèi)星，它早期的自轉可能并不穩(wěn)定，導致它表面的海洋不斷變化位置，最終大片的海洋消失了，因此，火星也就變得干燥，不再擁有產生和繁衍多樣生命的環(huán)境。

月球與地球相互作用，還導致地球自轉不斷變慢，早期地球曾經每6小時自轉一周，現在自轉周期為24小時。如果地球自轉一直非常快的話，地球的天氣就會非常惡劣，這也不利于生命的起源與進化。

大約38億年前，處于熔融狀態(tài)的原始地球逐漸冷卻下來，此時在地球的海洋中首先出現了生命現象。在月球引力的作用下，沿著海洋的海岸線，海水不停地漲潮落潮，非常有規(guī)律，被漲潮海水淹沒的海岸，幾個小時后隨著潮水退落會重新裸露?？赡苷呛Ｑ蟮某毕F象，使得海洋生命逐漸適應了陸地環(huán)境，從而將生存地遷移到陸地，并不斷進化為高等級的陸地生命。可見地球生命從海洋遷移到陸地，也離不開月球的存在。

地球生命出現后，在漫長的進化歷程中，它們仍然受到月球的微妙影響?？茖W家發(fā)現，一個朔望月中不同月相的日子，夜間活動的動物的行為有所不同。在滿月的時候，月亮又大又圓且非常明亮，此時，海洋中夜間活動的魚類則只是停留在暗礁附近，并不四處游動，不然的話，它們很容易被漁民發(fā)現而喪生。在月圓的日子里，那些兇猛的獅子幾乎從不出去捕食獵物，更為奇怪的是，獅子攻擊人類一般發(fā)生在望月出現十天之后的日子里。而夜游動物蝙蝠在滿月的日子會變得不再那么活躍。另外，包括人類在內的許多動物的生理現象與月球運動有關，只是科學家們還沒有明白其中的道理。

圖3　構成地球地殼的板塊，包括亞歐板塊（綠色大塊）、北美板塊（褐色）、太平洋板塊（黃色）、南美板塊（紫色）、非洲板塊（橙色）、澳洲板塊（淺橙色）和南極洲板塊（大塊藍色）等。

圖4　如今干旱少水的火星地表。

圖5　在月球的引力作用下，海水出現潮汐現象。

圖6　太陽、地球和月球的位置關系與不同月相。

月球與歷法

太陽東升西落，形成了白天和黑夜，日升日落一次構成完整的一天。自古以來，人類就按照“日出而作，日落而息”的規(guī)律安排生活。但是，天空中月亮的升起和降落卻不像太陽那樣規(guī)律，而且，月亮的形狀隨著時間流逝也在不斷變化。某一天，太陽落山后，我們會在西邊的天空看見細細的彎彎的月牙，之后的第二天、第三天傍晚，月牙漸漸變大，位置也不斷東移。初次見到月牙之后大約7天，太陽落山后的月亮就呈現為半圓，它懸掛在正南方的天空。之后的每一天，月亮繼續(xù)變大，日落時分的位置繼續(xù)東移。等到初次見到月牙后的13天左右，當太陽從西方降落到地平線以下時，圓圓的月亮則從東方地平線升起。再往后，月亮每天升起得越來越晚，形狀也由圓月變得不再完整。古代先賢經過細致的觀察，發(fā)現月亮經過一次完整的形狀變化（月相變化）需要29.5天。

隨著人類社會的進展，大約在一萬年前人類進入了新石器時代。人們逐漸從原始的狩獵野獸和采集植物果實過渡到從事原始的農業(yè)和畜牧業(yè)。這樣先民們需要確定季節(jié)的變化，游牧民族掌握時令是為了在茫茫的草原中追逐草場和水源，農業(yè)民族則是為了掌握各種農作物播種、生長和成熟的季節(jié)，只有這樣他們才能更好地生存。要確定季節(jié)，單靠太陽東升西落而產生的“日（天）”十分不便，此時，聰明的先民們則利用月亮的圓缺變化計時，因為月亮是除太陽之外最容易觀測的天體。經過長期的經驗積累，人們根據月相的變化，制定了月亮歷法，至今在許多伊斯蘭教國家仍然使用這種歷法。我國古代流傳下來的農歷，也采用了月相變化的周期作為一個月，再采用閏月的辦法彌補它的不足，使得它的一年與太陽回歸年同步，我國的農歷實際上是一種陰陽合歷。

圖7　天空中的滿月。

月球的開發(fā)與利用

如今，能源危機問題是人類面臨的一個重大問題，因為，在地球上，石油、天然氣和煤炭等化石能源的儲藏量固定不變，隨著現代工業(yè)生產的發(fā)展和生活需求的增加，可開采的部分越來越少，這嚴重威脅著人類的生存?？茖W家們正在努力尋求新的能源，核能和太陽能是兩種清潔高效的能源途徑。根據科學家探測，月球上擁有豐富的氦-3元素，它是核能的重要原料，月球上的太陽能資源也遠遠好于地球，因此，開發(fā)月球有望獲得大量能源。此外，月球上還儲藏著豐富的硅、鋁、鈦和鐵等礦物，可供人類未來開發(fā)利用。

地球擁有濃密的大氣層，對天文觀測來說非常不利。隨著社會的發(fā)展，光污染日益嚴重，這對天文觀測構成了嚴重威脅。然而，月球上沒有大氣、沒有光污染，那里是理想的天文觀測場所。當今，各國天文學家都將目標轉向月球，我國天文學家利用嫦娥三號已將小型天文望遠鏡放置到月球上，進行了觀測，獲得了初步成果。同時，我國天文學家正在規(guī)劃更大規(guī)模的月球觀測項目。如果在月球上放置望遠鏡，可以方便地監(jiān)視近地小天體，更好地保護地球免受小天體撞擊。在月球上放置觀測地球氣象、環(huán)境和資源的設備也是不錯的選擇。

圖8　美國國家航空航天局發(fā)射的“軌道月球勘測器”（Lunar-Reconnaissance-orbiter），美術圖。

圖9　未來的月球基地，美術圖。

月球還是一個絕好的科學實驗場所。那里沒有大氣，沒有電磁波的輻射與吸收，重力場也比較弱。因此，那些無法在地球上開展的研究、實驗、制造和加工，可在月球上完成。例如，可持續(xù)研究鈣元素在弱重力場環(huán)境下在人體中的循環(huán)情況，從而改進關節(jié)炎的治療方法，也可改進心臟和動脈疾病的治療等。研究在低重力環(huán)境下進行晶體的生長，可以研制生物制品和特種材料等。

人類觀測宇宙、探索太空的最終目的是走出地球、走向太空。月球是距離地球最近的天體，它可以成為人類進入深空的跳板和中轉站。由于月球沒有大氣和磁場，重力加速度也只有地球的1/6，因此，從月球上發(fā)射大型航天器相較于地球要容易得多，未來，人類可以在月球上實現航天器的建造、組裝、維護和補給，并從月球上直接奔向更遙遠的太空。

（責任編輯 張長喜）