如果地球有两个月亮,那会如何?
月亮是黑夜女王,人类数千年来为之痴迷。它陪伴了我们的地球约45亿年,使地球自转轴的倾斜角度保持稳定,并保护地球免受小行星的袭击。引潮力经常被视作生命得以出现的因素之一,它像哄婴儿似的轻轻摇晃着海洋。月亮为我们提供了划分时间的方式,避免地球上只有单调的白昼。在历史的早期还没有文字,天空就像一幅巨大的地图,反映着宇宙和生命。我们的祖先通过观察星星发现了一些图像,并将它们与一些神话传说结合在一起,尽管这些传说的来源早已无人知晓。对今天的我们来说,这些传说就像是童话,但曾经它们可是人类的生存手册。天上的群星预示着季节变换、动物迁徙和丰收将至。但真正的主角还数月亮,它划分日夜从不出错,它的外貌会改变,但每隔29天半又变回原样。月份,甚至历表的概念都源于它。人类发现的最古老的历表正是月历。太阳系里几乎每颗行星都有自己的卫星队伍,而地球比较特殊,只有一个月亮。这就使人不禁想问,如果地球和火星一样有两个卫星,或是和气态巨行星一样有多个卫星,那会发生什么?答案十分简单:一场大乱。
自然卫星形成的机制有四种。第一种最好理解:它和行星一块儿形成。比如气态巨行星的卫星,它们由行星形成之初遗落在轨道上的物质组成,而这些行星则起源于新生太阳的尘环。一些平行或共面的卫星系统就由这一机制形成,这些卫星的运动轨迹十分规律。卫星形成的第二种方式是剧烈撞击,我们的月亮就是这样诞生的。地球雏形才形成1亿年时,另一个和火星一般大的行星雏形就斜着撞向了我们。天文学家叫它忒伊亚(Theia),用以纪念希腊月亮女神塞勒涅(Selene)的母亲。这次撞击致使忒伊亚的大部分物质转变成了气体,它的铁质核心落到了地球雏形上,与已经成型的地球核心融为一体。这次撞击产生的热量导致整个地球变成了**,大致形成了今天的地轴倾斜角,地球自转也大大加快,一天只有6小时。撞击仅过去1个世纪,被抛上轨道的物质便浓缩、聚积,并形成了月亮,当时月亮与地球的距离不到今天的1/10。之后数十亿年里,地球与月亮之间的潮汐力像跳芭蕾似的,将前者的能量慢慢转移给后者,使地球自转周期一直拉长到今天的24小时,使月亮越走越远。大碰撞的机制能产生与行星距离很近的巨大卫星,有人猜测冥王星-卡戎系统(sistema Plutone-Caronte)也是这么形成的。形成卫星的第三种方式是裂变。一颗刚形成的液态行星雏形能够快速自转,甚至足以使自身分离,甩出一“滴”**绕其公转。这曾是月亮形成原因的一种猜想,而且还是查尔斯·达尔文(Charles Darwin)的儿子乔治(George)提出来的,不过已被阿波罗探月计划彻底驳倒。今天的太阳系里没有一颗卫星是通过这种方式形成的。最后一种是轨道捕获机制,也同样重要。相对轨道上的一对天体在距离行星非常近时会受到干扰。其中一个天体会比另一个略微更靠近行星,由此产生的影响将会拆散这对天体,使其中一个绕行星公转,另一个远离该行星。火星就是通过此方法捕获到了它的两颗卫星,这也是气态巨行星有数十颗不规则卫星的原因:它们不过是被“捕获”的小行星而已。
但给地球再找一颗卫星并不容易。前面提到过,大碰撞说(Grande Impatto)形成了质量很大的卫星,“也就”地球的1/81。气态巨行星拥有许多卫星,是因为它们的质量比地球大数十万倍,所以对自身所在系统起着绝对的控制作用。它们的卫星之间的引力影响可以忽略不计。可月亮的引力无法忽略,如果再多出一个天体,地月系统就该混乱了,无法保持稳定。短时间内其中一颗卫星将会远离地月系统,与另一颗碰撞,或被地球撞扁。可惜,引力定律是摆脱不掉的,地球的第二颗卫星不可能保持长期稳定,即使它体积非常小。因此,弄清楚两颗卫星同时存在将会如何还挺有意思的,不管从天文学的角度来看这段时期有多短。关键一点是,地球要如何获得这第二颗卫星?如果是大碰撞,那就没人能活着欣赏接下来的场景了,并且前面说过,大碰撞只会形成一颗卫星。而裂变论是否可能都没人能确定,更别说对象是一颗满是**的行星了。第三种机制,假设卫星与原始行星同时形成,通过猜想就能排除:以地球的质量,这类卫星要么小到地面上根本看不见,要么非常不稳定,结果便是一切从头开始。那么,我们只能假设地球捕获到一个路过的天体。
我们现在在2056年,天文学家宣布发现了2056OR23(名字是假设的)——柯伊伯带发现的最大天体,它有冥王星的10倍之大。它的轨道很长,所以会与地球轨道相交。它被取名叫“丽萨”,即古希腊神话中代表盲目和愤怒的女神。很难预测它出现之后会发生什么事情,唯一确定的是留给人类准备的时间只有几十年。在丽萨靠近地球的过程中,人类发现它是一个双体系统,并且组成该系统的两个天体相似,都同我们的月亮差不多大:它们被起名为“怒”与“火”。人类开展了一些太空任务专门研究丽萨,原来,这位入侵者并非经典的柯伊伯带天体。实际上,“怒”与“火”主要由岩石构成,而柯伊伯带的原生天体一般由冰块组成。丽萨是一对行星雏形,数十亿年前被排出内太阳系,并被放逐到一条离心率很大,周期为数千年的轨道上。2080年,丽萨到达距离地球系统最近的地方。“怒”、“火”、地球及月亮的这次近距离会面持续了几周时间,情况极度混乱。“火”被抛到宇宙深空,而“怒”则被地球捕获,并走上地球与月亮之间一条离心率很大的轨道。地球将变成地狱。“怒”与地球的距离是“火”与地球的一半,它的入侵产生了巨大潮汐力,在极大范围内引发地震和剧烈的火山喷发。地球和地球上的生命不得安宁。与此同时,“怒”与月亮的相对运动慢慢稳定下来,它们的轨道会更接近圆形,开启共生时期。
有三颗天体的系统非常混乱。没错,这类系统确实受到严苛的物理定律限制,但它们会有何表现却很难预料。在我们的假设中,系统要在相当长的时间里保持稳定,也许是在数百万年后,一系列后果才会出现,但只要初始速度发生一点点变化,该系统内部就会在短短几个月后发生爆炸。地球此时已经适应了新环境,生命再次出现。而现在有两颗卫星了。起初,天上的“怒”体积是月亮的2倍,亮度是月亮的4倍,照亮地球的夜晚。这时的满月是自从太古宙(eone Archeano)以来再没出现过的——那时的月亮更年轻,离地球也近得多。夜晚变明亮将会影响生物进化,会出现更多在夜里和黄昏时分出行的生物。两颗卫星意味着更多的日食、月食现象,复杂到难以表述的历法以及最大能达到原来8倍的潮汐力。由于侵蚀作用和海浪速度,在海岸边生活成了不可能之事。两颗卫星的轨道偶尔会变得更长且不稳定,有时“怒”与月亮甚至会交换位置,“怒”跑到最外面的轨道上。时光逝去,一个新的元素插入这两颗卫星的“交际舞”:火山。两颗卫星在变幻莫测的轨道上不断交换能量,相互施加巨大的潮汐力。整颗卫星上的岩石变形并释放出大量热能,从而加热其内部结构,使卫星保持**状态,这体现在火山喷发次数呈指数级增加。根据其是否位于更靠内的轨道上,“怒”与月亮将轮流变成火山世界,就像木卫一,或像《星球大战》中布满火山的行星穆斯塔法(Mustafar)一样。甚至在地球上都能看见火山喷发和熔岩湖,特别是当它们所在区域沉浸在黑暗的月夜中时。
但有趣的东西总是持续不了多久,像打乒乓球一样变换的轨道迟早会面临“终极审判”。场景一比较安宁:第无数次会面的“怒”与月亮距离已越来越近,致使其中一颗被逐出地球系统。如果地球留下的是“怒”,而不是月亮,那一定非常奇怪。第二种设想是世界末日:两颗卫星中的一颗撞击地球。这是数十亿年前形成月亮那次大碰撞的复刻。于是,整个地球变成**,所有生物全部灭亡,抛射到轨道上的物质会落到幸存的那颗卫星上。游戏结束,又回到太古宙时期。第三种设想是一场烟火盛会:月亮与“怒”相撞,地球上的生物能够亲眼观赏这出好戏,仿佛好莱坞电影里的场景走出了银幕。这两颗卫星的撞击不像月亮诞生时那样可怕,因为它们的运行速度远不及一颗小行星的速度,但同样会造成生命威胁。撞击前不久,两颗卫星的距离很近,近到它们接连严重变形,二者间的引力和潮汐力逐渐增大。月亮与“怒”变得越来越像椭球,直到外壳塌陷,导致内部**流出,整个球变成岩浆之海。接下来,两颗卫星相互“亲吻”,一圈炽热的岩石在撞击点拔地而起。在冲击波的作用下,内部**如同脸盆里晃**的水,从撞击点的对面急剧喷射出来。两颗卫星开始碎裂。由于它们体积实在太大,使得这一切看起来就像慢镜头播放。这一过程会持续几个小时,熔化的岩石被抛向四处,大部分是朝着与碰撞面垂直的方向,也就是朝向地球。在地球上真的会看见天空着火:两颗卫星炽热的碎片暴雨般砸向地面,宛如一场巨大灾难。这些碎片连续数月,甚至数年轰击着地球,其中一些还能砸出数百千米宽的陨坑。两颗卫星已被碾碎,它们的遗留物质会绕地球围成环状,慢慢地重新组合成一颗卫星,如同“正版”月亮。系统稳定下来,并且随着灾难的结束,生命像曾经那样再一次开始演变。地球又只有一颗卫星了。什么叫白忙活一场……