同樣是位于太陽系宜居帶,為什麼地球生機盎然,月球卻一片靜寂?

根據我們對已知生命的認知,液態水是生命不可或缺的重要物質,換句話來講就是,如果一顆星球上存在著液態水,就有可能存在生命,正是因為如此,科學家在評估一顆星球上是否有可能存在生命時,總是會將液態水視為首要條件。

宇宙中的恒星都是一個個的「大火球」,它們隨時都在向宇宙空間中釋放出大量的光和熱,對于一顆圍繞著恒星運行的行星而言,距離主恒星越近,其表面溫度就越高,反之則越低,所以在一顆恒星的附近,總是會存在著一片區域既不太冷,也不太熱,剛好可以允許液態水存在,而這片區域就被稱為「宜居帶」。

地球之所以會成為一顆生機盎然的星球,有一個重要的原因就是地球位于太陽系的宜居帶。但令人疑惑的是,月球和地球的平均距離僅有大約38萬公里,它也位于太陽系的宜居帶之中,但月球上并不存在生命,可以說是一片死寂。

同樣是位于太陽系宜居帶,為什麼地球生機盎然,月球卻一片死寂?一個簡單的答案就是:月球上沒有液態水。呃,剛剛才說了宜居帶中可以存在液態水,為什麼到月球上就不適用了呢?其實這是可以解釋的。

從水的三相圖可以看到,要讓水保持液態,溫度只是其中的一個條件,另一個條件則是壓強。

在地球上,這個壓強是由大氣層來提供的,而大氣層除了提供壓強之外,還起到了穩定和調節地球表面溫度的作用,這才使得地球表面絕大部分區域都可以允許液態水存在。而我們都知道,月球并沒有大氣層可言,水當然也就不能在月球上以液態的形式存在了。

需要注意的是,月球上其實是有水的,過去的探測數據表明,在月球兩極的永久陰影區,至少存在著6億噸的水冰,除此之外,在月壤之中也存在著少量的水,以我們的嫦娥五號的樣品采集區域為例,分析結果表明,在這片區域中,一噸月壤水含量約為120克,一噸月巖水含量約為180克。

考慮到水的流失問題,我們不難推測出,在遙遠的過去,月球上的水應該比現在多得多,假如在那個時候的月球也有一個合適的大氣層,那在月球上就可能存在大量的液態水,在這種情況下,月球就有可能成為一顆像地球一樣生機盎然的星球。

實際上,科學界確實提出過這樣的觀點,比如說在2018年的時候,華盛頓州立大學的天體生物學家德克·舒爾策-馬庫赫(Dirk Schulze-Makuch)就曾經在《天體生物學》發表論文稱,在遙遠的過去,月球上可能存在著生命。

他在論文中指出,根據「大碰撞假說」,月球形成于「忒伊亞」(一顆與火星差不多大的原始行星)與地球發生的撞擊,而在月球的形成過程中,包括水蒸氣在內的大量過熱氣體會從月球內部被釋放出來,并形成足夠稠密的大氣層,在逐漸冷卻之后,月球表面就可以形成大規模的液態水聚集區域,進而使月球具備了孕育生命的條件。

那麼問題就來了,既然在遙遠的過去,月球有可能存在生命,那現在的月球為什麼會是一片死寂呢?讓我們把目光轉向太陽。

太陽在釋放出光和熱的同時,還會向四面八方「發射」大量的高速帶電粒子流,這也被稱為「太陽風」,在太陽系宜居帶的區域中,「太陽風」的速度可以達到每秒鐘400公里以上,在沒有受到保護的情況下,一顆星球的大氣就會被「太陽風」持續不斷地「吹」走。

幸運的是,我們的地球有一個足夠強大的磁場,它可以使來自太陽的高速帶電粒子流「繞道而行」,如此一來,地球的大氣層就不會遭到「太陽風」的侵襲。

地球之所以擁有一個強大的磁場,是因為地球有一個高溫的內核,由于地球的體積和質量都足夠大,并且地球核心還存在著相當數量的放射性元素,當這些元素發生衰變時,就可以為地球內核補充熱量,因此地球內核的溫度就不容易降低,以至于在經歷了幾十億年之后,地球的內核仍然可以保持著高溫。

但月球就沒有地球那麼幸運了,它除了「個頭」比地球小得多之外,其內部的放射性元素也少得可憐,(因為根據「大碰撞假說」,形成月球的主要來自地球和「忒伊亞」的外層物質,而放射性元素則主要集中于這兩顆行星的核心位置),所以月球內核的溫度就會下降得很快(相對于地球)。

盡管月球在形成之初也有一個高溫的內核,并有可能因此擁有了一個足夠強的磁場,但隨著時間的流逝,月球內核的溫度會持續地下降,其磁場也不斷地減弱,根據科學家的估算,在大約36億年前,月球的內核就徹底冷卻了,而這也意味著,月球從此就失去了自己的磁場。

可以想象的是,沒有了磁場的保護,「太陽風」就得以長驅直入,于是月球的大氣層(如果有的話)很快就會被剝離殆盡,而失去了大氣層,月球上也就沒有了液態水存在的條件,生命也就不可能存在,在這種情況下,即使月球曾經是一顆生機盎然的星球,也將會變成一片死寂。


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