地月情未了，爱你1000000万年

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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

月球

毕竟地球和月球

这对太阳系最特殊的伴侣

已彼此相依相伴数十亿年

从未离开过

（地月同框照，由水手10号探测器摄得，图片源自@NASA/JPL）▼

I 缘起

行星形成时期

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

（太阳系形成时期的艺术想象图，图片源自@NASA）▼

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

长期以来

它与地球相安无事

共同围绕太阳运转

然而

由于环境扰动和地球引力作用

这颗原行星不断靠近地球

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

彻底改变这两颗年轻的星球

（45亿年前地球与原行星撞击的艺术想象图，图片源自@NASA）▼

这次大碰撞中

地球的一部分身体被炸飞

余下的部分则严重歪斜

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

撞击产生了大量行星碎片

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

（月球形成示意图，制图@张靖/星球研究所）▼

而那颗因撞击而破碎的原行星

也在数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”

（地球与月球，龙江二号拍摄，图片源自@CNSA）▼

II 守护

随着太阳系逐渐风平浪静

行星格局也趋于稳定

（太阳系主要天体排列，下图距离非实际比例；图片源自@NASA，请横屏观看）▼

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

①“有我在，你会稳稳的”

在月球诞生前

地球正值浮躁的少年时代

地轴朝向摇摆不定

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

（月球引力稳定地轴示意图，制图@赵榜/星球研究所）▼

在月球的引力下

地轴倾角基本稳定在22°~24.6°

在这样稳定的倾角下

太阳光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

（四季变化示意图，图片源自@Planetary Science Institute）▼

而一旦失去月球

地轴将摇晃不定

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附近

世上再也没有冬春交替、夏秋变换

赤道地区将终年炎热

两极地区则永远寒冷

（地轴倾角0°示意图，此时无四季变化，赤道附近比现在更热，而两极地区则更冷，制图@张靖/星球研究所）▼

若自转轴倾角接近90°

地球则如同在轨道上滚动前进

一年内的气候变化将空前剧烈

（地轴倾角90°示意图，制图@张靖/星球研究所）▼

而失去了稳定的环境

地球上孕育出的生命

也将难以持续生存、进化、繁衍

火星便是“前车之鉴”

它的半径约为地球的一半

但两个卫星却太小

半径还不到月球的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

（火卫一和火卫二，半径分别为11km和6km，而月球的半径约为1737km，图片源自@NASA）▼

在数百万年的时间里

“不安分”的自转轴

倾角变化可达60°

对火星的气候变化有着深远的影响

（火星荒芜的地表，由“机遇号”火星车拍摄，图中最右侧是它移动时留下的痕迹；自转轴倾角的变化仅仅是影响火星气候变化的原因之一，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

同样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

②“我的爱如潮水”

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

（产生潮汐的引潮力由地球绕地月质心运行产生的离心力、月球引力和太阳引力共同作用，但由于日地距离较远，太阳引力作用较为微弱，制图@张靖/星球研究所）▼

而随着地球自转

这种规律性的海水涨落

将在早晚各出现一次

如此日复一日、循环往复

人们称之为“潮汐”

（钱塘江大潮，摄影师@潘劲草）▼

月球同样能够感到类似的“潮汐力”

地球引力与月球运动的离心作用

将令月球产生轻微变形

朝向和背向地球的两个方向隆起

成为一个椭球体

不均匀的质量分布

带来了不平衡的受力

地心引力不断“扭转”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”

这一状态

在月球形成后的数百万年内

即可达到

于是自此以后

痴情的月球便总是用同一面凝视地球

人们只能看到它的“正面”

（月球只有一面朝向地球，制图@张靖/星球研究所）▼

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”绕月探测器

人类终于有史以来第一次

看到了月球讳莫如深的另一面

（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）▼

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

缺少低洼的月海

遍布大大小小的陨石坑

（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一半

彼此间的引力更为强大

使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周期变化

周而往复的潮汐作用

加速了早期生命的演化

潮起潮落间

平坦肥沃的潮滩

孕育富饶的生境

成为海洋生物适应陆地环境的演习场

（海潮退却后的潮滩，图片源自@VCG）▼

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

让更适应环境的基因变异脱颖而出

鱼鳍发达的物种更具生存优势

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

（约3.7亿年前的提塔利克鱼，是鱼类和两栖类的过渡物种，图片源自@Wikipedia）▼

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

III 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

（由于地球自转超前于月球公转，令月球公转速度增加，地月距离逐渐增大，制图@张靖/星球研究所）▼

月球引力拖曳着隆起的海潮

如同在给地球不断“刹车”

而海潮产生的引力

则牵引着月球向前奔跑

月球越跑越快

渐渐挣脱当前的轨道

一点点远离地球

（阿波罗11号放置的激光反射器，可以将地球上射来的激光反射回去，通过测量往返时间，科学家发现月球正在以每年3.8cm的速度远离地球，图片源自@NASA）▼

随着彼此间距离增加

曾经汹涌澎湃的潮汐

也逐渐失去了往日的气势

往日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

（随着月亮逐渐远离，日食发生时只能看到日环食，图片源自@pixabay）▼

距今大约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

令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

地球会永远失去月球吗？

距今约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

太阳风也愈发猛烈

这意味着

太阳系最后一场浩劫即将来临

（太阳风爆发，此时太阳系内行星结构及外形已发生变化，以下图片仅做示意，制图@张靖/星球研究所）▼

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

（正在膨胀的红巨星，制图@张靖/星球研究所）▼

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

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

（红巨星持续膨胀至地月系统边缘，制图@张靖/星球研究所）▼

受到太阳外层物质的阻碍

月球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

化身为美丽的行星环

环绕在地球身边

（制图@张靖/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

而月球碎片将继续落向地球

直至二者合二为一

本已渐行渐远的月球

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

（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，图片源自@Wikipedia）▼

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

或许此时

未来的人类已带着文明的火种

找到了新的家园

但每当人们遥望星空

遥望那片美丽的星云

也许还会想起

那段长达100亿年的爱情传奇

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

（月球，图片源自@unsplash）▼

P.S. 编辑团队：萤火、桢公子；设计：张靖；审校：云舞空城、风沉郁

P.P.S. 本文主要参考文献包括（上下滑动查看）：

[1] Kenneth R. Lang, 2011,  The Cambridge Guide to the Solar System. Cambridge Univ. Press, Cambridge

[2]Schroder K. P.,  Connon S. R., 2008,  Distant future of the Sun and Earth revisited, MNRAS, 386, 155

[3] Neron de Surgy O., Laskar J., 1997, On the long term evolution of the spin of the Earth, A&A, 318, 975

[4]Young E. D., Kohl I. E., Warren P. H., Rubie D. C., Jacobson S. A., Morbidelli

A., 2016, Oxygen isotopic evidence for vigorous mixing during the Moon-forming giant impact, Science, 351, 493

[5] Lathe, R. 2004, Fast tidal cycling and the origin of life, Icar, 168, 18

[6] http://www.sciencemag.org/news/2018/02/strong-tides-may-have-pushed-ancient-fish-evolve-limbs