不可或缺的月球

□ 问 天

不可或缺的月球

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图1　一个火星大小的天体，撞击早期地球，形成月球。示意图。

大约45亿年前，在太阳系形成的早期，一颗火星大小的天体与刚刚形成不久的原始地球相撞，使得地球向外溅射出大量物质，这些物质慢慢聚合形成了月球。这是20世纪80年代天文学家提出的月球形成的“撞击说”理论，目前这一学说最为盛行。月球围绕地球运转，成了地球的一颗卫星，它是地球的唯一一颗卫星，两个天体组成了太阳系独具特色的地月系统。

月球直径为3474千米，现在它与地球的平均距离为384400千米，因此，月球的视直径大约为半度。而明亮的太阳直径约140万千米，距离地球平均为1.5亿千米，它的视直径同样大约为半度。这样，在地球上仰望天空，有两个差不多大小的明亮球状天体。耀眼的太阳在白天从天空自东向西划过，银色的月亮则在夜间给人类带来柔和的光明。我们知道，万物生长靠太阳，因此，太阳的重要性不必多说。然而，月亮又是如何呢？

月球与地球生命

图2　火山遍布，酷热难耐的金星地表。

就目前所知，地球是唯一拥有生命且拥有高级生命的星球。尽管科学家们努力寻找，但是不论在太阳系内还是在其他遥远的恒星附近，都还没有发现别的天体上有生命现象存在，这一现状让科学家们难以接受和理解。那么，是哪些因素导致地球上出现了初级生命，并不断进化成种类繁多的高等级生命甚至是智慧生命呢？当然，需要有一个温暖平静的太阳、适合生存的固体地表、适宜的温度、恰当的化学成分和液态水，等等。还有没有其他必需的因素?月球是否也是地球生命产生和进化的必要因素？

在月球形成的早期，月球和地球之间的距离只有约2万～3万千米，距离越小，引力越大，因此，当时月球对地球的引力非常大。在这种引力的作用下，地球的不同地壳板块不断运动，这样，在地球表面形成了适宜的环境。金星没有卫星，它没有形成可以运动的地壳板块，结果它成了一个火山遍布、酷热难耐从而不容生命产生和生存的星球。

同样由于月球的引力作用，地球可以稳定地围绕地轴自转，因而地球表面的海洋可以稳定地存在于特定的区域。经过长期相互作用，地球上的海洋主要向赤道分布。海洋是地球生命的发源地。火星由于没有较大的卫星，它早期的自转可能并不稳定，导致它表面的海洋不断变化位置，最终大片的海洋消失了，因此，火星也就变得干燥，不再拥有产生和繁衍多样生命的环境。

月球与地球相互作用，还导致地球自转不断变慢，早期地球曾经每6小时自转一周，现在自转周期为24小时。如果地球自转一直非常快的话，地球的天气就会非常恶劣，这也不利于生命的起源与进化。

大约38亿年前，处于熔融状态的原始地球逐渐冷却下来，此时在地球的海洋中首先出现了生命现象。在月球引力的作用下，沿着海洋的海岸线，海水不停地涨潮落潮，非常有规律，被涨潮海水淹没的海岸，几个小时后随着潮水退落会重新裸露。可能正是海洋的潮汐现象，使得海洋生命逐渐适应了陆地环境，从而将生存地迁移到陆地，并不断进化为高等级的陆地生命。可见地球生命从海洋迁移到陆地，也离不开月球的存在。

地球生命出现后，在漫长的进化历程中，它们仍然受到月球的微妙影响。科学家发现，一个朔望月中不同月相的日子，夜间活动的动物的行为有所不同。在满月的时候，月亮又大又圆且非常明亮，此时，海洋中夜间活动的鱼类则只是停留在暗礁附近，并不四处游动，不然的话，它们很容易被渔民发现而丧生。在月圆的日子里，那些凶猛的狮子几乎从不出去捕食猎物，更为奇怪的是，狮子攻击人类一般发生在望月出现十天之后的日子里。而夜游动物蝙蝠在满月的日子会变得不再那么活跃。另外，包括人类在内的许多动物的生理现象与月球运动有关，只是科学家们还没有明白其中的道理。

图3　构成地球地壳的板块，包括亚欧板块（绿色大块）、北美板块（褐色）、太平洋板块（黄色）、南美板块（紫色）、非洲板块（橙色）、澳洲板块（浅橙色）和南极洲板块（大块蓝色）等。

图4　如今干旱少水的火星地表。

图5　在月球的引力作用下，海水出现潮汐现象。

图6　太阳、地球和月球的位置关系与不同月相。

月球与历法

太阳东升西落，形成了白天和黑夜，日升日落一次构成完整的一天。自古以来，人类就按照“日出而作，日落而息”的规律安排生活。但是，天空中月亮的升起和降落却不像太阳那样规律，而且，月亮的形状随着时间流逝也在不断变化。某一天，太阳落山后，我们会在西边的天空看见细细的弯弯的月牙，之后的第二天、第三天傍晚，月牙渐渐变大，位置也不断东移。初次见到月牙之后大约7天，太阳落山后的月亮就呈现为半圆，它悬挂在正南方的天空。之后的每一天，月亮继续变大，日落时分的位置继续东移。等到初次见到月牙后的13天左右，当太阳从西方降落到地平线以下时，圆圆的月亮则从东方地平线升起。再往后，月亮每天升起得越来越晚，形状也由圆月变得不再完整。古代先贤经过细致的观察，发现月亮经过一次完整的形状变化（月相变化）需要29.5天。

随着人类社会的进展，大约在一万年前人类进入了新石器时代。人们逐渐从原始的狩猎野兽和采集植物果实过渡到从事原始的农业和畜牧业。这样先民们需要确定季节的变化，游牧民族掌握时令是为了在茫茫的草原中追逐草场和水源，农业民族则是为了掌握各种农作物播种、生长和成熟的季节，只有这样他们才能更好地生存。要确定季节，单靠太阳东升西落而产生的“日（天）”十分不便，此时，聪明的先民们则利用月亮的圆缺变化计时，因为月亮是除太阳之外最容易观测的天体。经过长期的经验积累，人们根据月相的变化，制定了月亮历法，至今在许多伊斯兰教国家仍然使用这种历法。我国古代流传下来的农历，也采用了月相变化的周期作为一个月，再采用闰月的办法弥补它的不足，使得它的一年与太阳回归年同步，我国的农历实际上是一种阴阳合历。

图7　天空中的满月。

月球的开发与利用

如今，能源危机问题是人类面临的一个重大问题，因为，在地球上，石油、天然气和煤炭等化石能源的储藏量固定不变，随着现代工业生产的发展和生活需求的增加，可开采的部分越来越少，这严重威胁着人类的生存。科学家们正在努力寻求新的能源，核能和太阳能是两种清洁高效的能源途径。根据科学家探测，月球上拥有丰富的氦-3元素，它是核能的重要原料，月球上的太阳能资源也远远好于地球，因此，开发月球有望获得大量能源。此外，月球上还储藏着丰富的硅、铝、钛和铁等矿物，可供人类未来开发利用。

地球拥有浓密的大气层，对天文观测来说非常不利。随着社会的发展，光污染日益严重，这对天文观测构成了严重威胁。然而，月球上没有大气、没有光污染，那里是理想的天文观测场所。当今，各国天文学家都将目标转向月球，我国天文学家利用嫦娥三号已将小型天文望远镜放置到月球上，进行了观测，获得了初步成果。同时，我国天文学家正在规划更大规模的月球观测项目。如果在月球上放置望远镜，可以方便地监视近地小天体，更好地保护地球免受小天体撞击。在月球上放置观测地球气象、环境和资源的设备也是不错的选择。

图8　美国国家航空航天局发射的“轨道月球勘测器”（Lunar-Reconnaissance-orbiter），美术图。

图9　未来的月球基地，美术图。

月球还是一个绝好的科学实验场所。那里没有大气，没有电磁波的辐射与吸收，重力场也比较弱。因此，那些无法在地球上开展的研究、实验、制造和加工，可在月球上完成。例如，可持续研究钙元素在弱重力场环境下在人体中的循环情况，从而改进关节炎的治疗方法，也可改进心脏和动脉疾病的治疗等。研究在低重力环境下进行晶体的生长，可以研制生物制品和特种材料等。

人类观测宇宙、探索太空的最终目的是走出地球、走向太空。月球是距离地球最近的天体，它可以成为人类进入深空的跳板和中转站。由于月球没有大气和磁场，重力加速度也只有地球的1/6，因此，从月球上发射大型航天器相较于地球要容易得多，未来，人类可以在月球上实现航天器的建造、组装、维护和补给，并从月球上直接奔向更遥远的太空。

（责任编辑 张长喜）