科学家长久以来一直相信,如果没有月球,那么地球的自转轴倾角将会剧烈变动,变动量程将在0度到85度之间;0度时太阳将一直维持在赤道上空,85度时则几乎直射两极。行星的稳定度又深深影响生命发展,因为倾角变动剧烈将引起气候巨变,对复杂生命类型的演化非常不利。不过,最新的研究报告指出,即使没有月亮,太阳系内的其他行星也会维持地球的稳定。
俄罗斯莫斯科附近的爱达荷大学物理系Jason Barnes等人最新研究报告指出,地球的自转轴倾角(obliquity,黄赤交角)的变动仅约10度左右,没有之前认为的那么大;在此状况下,地球生命演化虽然会受到一定程度的影响,但不致於到完全无法继续发展下去、生命完全灭绝的程度。此外,其他系外行星也不必一定要有像月亮这样的大卫星,才能是适合生命居住的世界。
当行星自转
行星受到母星的重力拉扯,其自转轴的朝向在空间中也会随时间慢慢的移动,这称作“进动(precess)”。同样地,行星的公转轨道面也有进动。如果自转与公转的进动同时发生,两者综合的结果将使行星毫无章法地摇摆。但月球重力似乎提供了稳定地球的效果:如果地球自转轴进动速度加快,但地球公转轨道进动则无,那么行星的摆动幅度将缩小,整个系统变得比较稳定。
以类地行星的卫星来比较,月球质量相当於地球质量的百分之一左右,相较之下,火星两颗卫星中比较大的火星一(Phobos)质量仅约火星的6000万分之一,可见月球在卫星中是质量比较大的;此外,火星两颗卫星可能来自被火星重力捕捉的小行星,月球则形成於约40-50亿年前一颗火星大小的天体撞击地球後形成的,这场撞击同时影响了地球的自转轴倾角。因此,月球和其他类地行星卫星的差异相当大。
科学家当前估计约仅1%的类地行星有个显着的卫星。这意味着:如果真如先前理论所言,月亮有稳定自转轴的效果,那么宇宙中绝大部分的行星,其自转轴倾角都会剧烈改变。
行星的重力拉扯
虽然月球的确让地球自转变得比较稳定,但Barnes等人的最新研究数据显示太阳系中其他行星的重力,尤其是木星,仍然可以让地球远离疯狂摇摆的状况。
Barnes等人表示,由於木星是太阳系中质量最大的行星,所以整个太阳系的平均公转面其实严重受限於木星的重力。没了月亮,地球自转轴倾角在50亿年之内的改变幅度仅约10～20度而已,没有之前预期的0～85度那么大。
这个10～20度的数值听起来好像不大,但当前地球自转轴的改变量仅约1～2度,就已经可能是造成冰河时期的部分原因。根据Barnes的说法:这个小小的移动造成的效果有限,但如果和地球现在的气候状况结合之下,就可能引起巨变。然而尽管10度的变化的确会造成一些影响,但对大规模的智能生命发展而言,并不是个大问题。
此外,如果木星比现在还靠近地球,那么地球公转轨道的进动速度会变快,月亮其实反倒会让地球自转轴倾角的摆动变得更狂乱,没有原本预期的稳定效果。所以,卫星对行星而言,到底是使其稳定,还是反使之狂乱,要视行星系统的其他部分而定,不全然是卫星的效果。
来源：光明网
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