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月球表面沒有大氣層是什麼原因

生活 更新时间:2024-09-18 05:40:41

根據我們對已知生命的認知,液态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着液态水,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,總是會将液态水視為首要條件。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)1

宇宙中的恒星都是一個個的“大火球”,它們随時都在向宇宙空間中釋放出大量的光和熱,對于一顆圍繞着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,總是會存在着一片區域既不太冷,也不太熱,剛好可以允許液态水存在,而這片區域就被稱為“宜居帶”。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)2

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38萬公裡,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:月球上沒有液态水。呃,剛剛才說了宜居帶中可以存在液态水,為什麼到月球上就不适用了呢?其實這是可以解釋的。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)3

從水的三相圖可以看到,要讓水保持液态,溫度隻是其中的一個條件,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态水存在。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态的形式存在了。

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,至少存在着6億噸的水冰,除此之外,在月壤之中也存在着少量的水,以我們的嫦娥五号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,一噸月岩水含量約為180克。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)4

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适的大氣層,那在月球上就可能存在大量的液态水,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,科學界确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,月球上可能存在着生命。

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,包括水蒸氣在内的大量過熱氣體會從月球内部被釋放出來,并形成足夠稠密的大氣層,在逐漸冷卻之後,月球表面就可以形成大規模的液态水聚集區域,進而使月球具備了孕育生命的條件。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)5

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公裡以上,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。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)6

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内核,由于地球的體積和質量都足夠大,并且地球核心還存在着相當數量的放射性元素,當這些元素發生衰變時,就可以為地球内核補充熱量,因此地球内核的溫度就不容易降低,以至于在經曆了幾十億年之後,地球的内核仍然可以保持着高溫。

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,其内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),所以月球内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内核,并有可能因此擁有了一個足夠強的磁場,但随着時間的流逝,月球内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,月球的内核就徹底冷卻了,而這也意味着,月球從此就失去了自己的磁場。

月球表面沒有大氣層是什麼原因(同樣是位于太陽系宜居帶)7

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态水存在的條件,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,也将會變成一片死寂。


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