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↑一群國家地理控，專注于探索極致世界
本文首發于2019年3月
今日時值2020年七夕
特修訂后重發此文
致太陽系最偉大的愛情
當人們孤注一擲
用一萬多座行星發動機
將地球推離太陽系
這顆承載著全人類希望的星球
終于在災難中幸存
當然
它也付出了極為慘痛的代價
其中最令人扼腕的
莫過于失去了唯一的天然衛星
月球
畢竟地球和月球
這對太陽系最特殊的伴侶
已彼此相依相伴數幾十億年
從未離開過
（地月同框照，展示了月球背面與地球的合影，該照片由中國嫦娥五號飛行試驗器于2014年拍攝，圖片源自@國家航天局）
▼
01
緣起
行星形成早期
太陽系內風云激蕩
大大小小的碰撞屢屢發生
有的聚集、組合、重生
有的分裂、破碎、湮滅
對于眾多初生的行星來說
隨時都有可能面臨“生死存亡”的考驗
（恒星系形成的藝術想象，圖中氣體與塵埃環繞在恒星圓盤之上，圖片源自@NASA/JPL-Caltech）
▼
覆巢之下，焉有完卵
那段動蕩時期
徹底重塑了太陽系的格局
生逢亂世的地球
同樣無法獨善其身
一場改變命運的浩劫即將來臨
那時地球才誕生不久
在它的附近還有一顆原行星
大小與今天的火星相當
在最初的那段時間里
它與地球相安無事
共同圍繞太陽運轉
（原始地球溫度極高，是一個熔融的巖漿球；下圖為距離太陽系33光年之外的行星UCF101，與原始地球相似；圖片來源@NASA/JPL-Caltech）
▼
然而
由于天體之間的引力擾動和地球的吸引
這顆原行星不斷靠近地球
越來越近
越來越近
越來越近
.
.
.
終于
災難降臨
它猛烈地撞上年輕的地球
地崩山摧、火光沖天
霎時間釋放的能量
改變了這兩顆年輕的星球
（大約45億年前，原始地球與另一顆原行星發生撞擊，下圖僅為示意，動圖源自@NASA）
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這次大碰撞中
地球的一部分身體被炸飛
可謂創巨痛深
而那顆撞擊地球的原行星
也幾乎粉身碎骨
但塞翁失馬焉知非福
當時的地球又怎會料到
如同上帝用亞當的肋骨造就了夏娃
自己也將擁有一位相伴終身的愛人
撞擊產生了大量碎片
有的永遠飛離了地球
有的則圍繞地球運轉
經過不斷地重新組合
最終形成了原始月球
（原始地球和原始月球藝術想象，這兩顆星球最初都是熔融的巖漿球，而后冷卻固結，底圖來源@ESA）
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而那顆因大碰撞而破碎的原行星
也在數幾十億年后被人類命名為
“忒伊亞(Theia)”
意為神話中月神的母親
至此
在紛亂的太陽系中
地球和月球誕生了
而在此后的日子里
它們將以彼此間獨特的方式
上演一段動人的“愛情傳奇”
（地球與月球合影，由中國天問一號火星探測器于2020年7月拍攝；近處大的是地球，遠處小的為月球，圖片源自@國家航天局）
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02
守護
隨著太陽系逐漸風平浪靜
行星格局也趨于穩定
八大行星圍繞著太陽依次旋轉
除水星、金星外
其余行星都擁有自己的天然衛星
土星更是多達八十二個
而地球
有且只有月球一個
（太陽系八大行星排列示意，八大行星的距離和大小均非按照實際比例；底圖源自@NASA，標注@鄭伯容/星球研究所）
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時至今日
地球和月球已攜手走過45億年
它們相依相伴、相濡以沫
默默守護在對方身邊
①
“有我在，你會穩穩的”
在月球誕生前
地球正值浮躁的少年時代
地軸搖擺不定
極度缺乏安全感
忒伊亞的驚天撞擊
讓地球自轉軸嚴重傾斜
但因撞擊產生的月球
卻能用引力將地球緊緊抓住
令其一改往日的“心浮氣躁”
變得更加沉著而穩重
（月球引力穩定地軸示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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在月球的引力下
地球自轉軸傾角基本穩定在22.1°~24.5°
在這樣穩定的傾角下
太陽直射點將隨著地球的公轉
在南北回歸線間往復運動
一年四季就此形成
（北半球四季變化示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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而一旦失去月球
地球自轉軸將搖晃不定
地球也將再次變得躁動不安
若地軸傾角變為0°
地球如同在軌道面上“正襟危坐”
太陽直射點將始終保持在赤道
這意味著
赤道地區將終年炎熱
兩極地區則永遠寒冷
（地軸傾角0°示意圖，此時地球上無四季變化，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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而當自轉軸傾角接近90°
地球如同在行星軌道上滾動前進
一年內的氣候變化將空前劇烈
整個地球再無春秋、只剩冬夏
（地軸傾角90°示意圖，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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失去了穩定的環境
地球上即便已經孕育的生命
也將難以持續生存、繁衍、進化
火星便是“前車之鑒”
它的直徑約為地球的一半
但兩個衛星卻太小
直徑還不到月球的1%
產生的引力實在是微乎其微
遠不足以穩定火星的自轉軸
（月球與火星衛星大小對比示意圖，火衛一名為福波斯，火衛二名為戴摩斯，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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在數百萬年的時間里
“不安分”的自轉軸
傾角變化可達60°
這使得火星的氣候變化劇烈
（火星荒蕪的地表；自轉軸傾角的大幅度變化，是影響火星氣候劇烈變化的原因之一，圖片源自@NASA）
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相較之下
水星和金星就“沉穩”多了
即便沒有天然衛星的陪伴
一生注定踽踽獨行
但太陽巨大的引力
依然能夠穩住它們的自轉軸
只是它們離太陽太近
同樣無法孕育生命
②
“我的愛如潮水”
在今天的地球表面
約71%都是碧藍的海洋
由于地球運動的離心作用
加之月球產生的引力
在朝向和背向月球的兩個方向上
海水將聚集、隆起
（地球的潮汐力由地球運動的離心作用，以及月球和太陽的引力共同形成；由于日地距離較遠，地球上的潮汐主要受月球引力的支配，本圖示意了地球潮汐和月球位置的大致關系，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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而隨著地球自轉
這種規律性的海水漲落
在早晚各出現一次
早之為“潮”、晚來為“汐”
如此日復一日、循環往復
人們稱之為“潮汐”
（錢塘江大潮，于2019年9月16日攝于杭州，攝影師@陳中秋）
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月球同樣能夠感到類似的“潮汐力”
即使沒有海洋潮汐起伏那么明顯
但地球引力與月球運動的離心作用
卻令月球上的巖石圈產生輕微變形
成為一個橢球體
橢球體上不均勻的質量分布
帶來了不平衡的受力
因此地心引力不斷“牽制”月球
令其自轉越來越慢
直到自轉與公轉周期變得完全一致
月球徹底被地球
潮汐鎖定
（潮汐鎖定示意；月球只有一面朝向地球，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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在月球形成的數百萬年后
這一狀態即可達到
從此以后
月球總是用同一面
癡情地凝視著地球
人們在地球上只能看到它的“正面”
而背面的景象卻成為了一個謎
直到1959年
蘇聯發射“月球3號”探測器
人類終于看到了
月球諱莫如深的另一面
（第一張月球背面圖片，陰影部分為相對低洼的月海，圖片源自@Wikipedia）
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隨著更多先進的探測器飛抵月球
人們逐漸看清月球背面的真容
相較于地勢平坦的正面
背面的景象截然不同
這里地勢崎嶇、峽谷遍布
大大小小的隕石坑觸目驚心
（右側較為平滑的是月球正面的東部邊緣，靠左側坑坑洼洼的是月球背面，圖片源自@NASA）
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月球誕生后不久
地月距離大約只有今天的1/10
彼此間的引力更為強大
月球圍繞地球飛速狂奔
極富青春活力
地球的自轉也比現在更快
形成快速而猛烈的潮汐運動
周而往復的潮汐作用
加速了早期生命的演化
潮起潮落之間
創造了肥沃的潮灘
孕育了富饒的環境
這里是海洋生物登陸的演習場
（江蘇省鹽城市濱海濕地，位于黃海南部沙洲群，攝影師@孫華金）
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周期性擱淺
給一些沿海生物
造成巨大的生存壓力
殘酷的自然選擇
讓魚鰭發達的物種
更具生存優勢
原始的肺部有了用武之地
皮膚的呼吸能力不再是累贅
生物逐漸從海洋走向陸地
（提塔利克魚復原示意；約3.7億年前的提塔利克魚，是魚類和兩棲類的過渡物種，制圖@王申雯/星球研究所）
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相對穩定的氣候
以及周而復始的潮汐作用
一定程度上促進了地球生命的演化進程
堪稱太陽系最偉大的守護
然而在這世上
哪有愛情能逃過磨難和考驗
即便日月星辰也不能例外
03
歸宿
相較于月球的公轉
地球的自轉顯然要快多了
因月球引力而隆起的海潮
還來不及回歸平靜
便運轉到超前于月球的位置
海潮產生的引力
則牽引著月球向前加速奔跑
令其漸漸掙脫當前的軌道
一點點遠離地球
（地月距離增大示意；目前月球以每年約4cm的速度遠離地球，在月球加速遠離地球的同時，地球則因為潮汐摩擦自轉不斷減速，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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隨著彼此間距離增加
地球上曾經洶涌澎湃的潮汐
也逐漸失去了往日的氣勢
熱戀的激情似乎在慢慢褪去
預計6億年后
在地球上看到的月亮將明顯縮小
以至于發生日食時
月球再也無法完全遮擋太陽
日全食的景象永遠成為歷史
（隨著月亮逐漸遠離，日食發生時，地球上或許只能看到日環食，下圖于2020年6月21日攝于廈門，攝影師@歪杰）
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大約30億年后
地月距離將達到近50萬千米
彼此間引力作用大大削弱
地球自轉軸逐漸失穩
全球氣候開始劇烈變化
一場感情危機已然爆發
地球會永遠失去月球嗎？
大約55億年后
整個太陽系中
都彌漫著一種極為不祥的征兆
太陽變得越來越明亮
這意味著
太陽系最后一場浩劫即將來臨
發光發熱了100多億年
太陽內部用于核聚變的氫燃料
終于消耗殆盡
它的外層開始不可逆轉地膨脹
演化為一顆紅巨星
（太陽演變為紅巨星藝術想象，制圖@林子軒/星球研究所）
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膨脹持續加速
水星和金星被完全吞沒
太陽的外層大氣兵臨城下
巨大的火球、猛烈的風暴近在眼前
（太陽膨脹藝術想象；紅巨星持續膨脹，吞噬水星和金星，制圖@林子軒/星球研究所）
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地球和月球
這對相守百億年的愛人
最終還是來到了毀滅的邊緣
（紅巨星逼近地月藝術想象，制圖@張靖&林子軒&鄭伯容/星球研究所）
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受到太陽外層物質的干擾
月球運行速度將持續減小
在地心引力作用下
它將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
（月球破碎藝術想象，制圖@林子軒/星球研究所）
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這些月球碎片
將化身為美麗的行星環
環繞在地球身邊
并最終落向地球
直至二者合二為一
（月球碎片環繞地球藝術想象；月球化為月環，用另一種方式守護著地球，制圖@林子軒/星球研究所）
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它們相守了100多億年
卻從未如此近距離地注視彼此
這是第一次
卻也是最后一次
本已漸行漸遠的月亮
就這樣在生死關頭
不顧一切地回到地球的懷抱
然而這還不是結局
太陽的膨脹仍在繼續
直到抵達火星軌道附近
垂垂老矣的太陽
將它的外層物質拋向太空
形成壯觀的行星狀星云
宛如最后一片絢爛的煙火
而懷抱著月球碎片的地球
也早已被膨脹的太陽吞噬
消逝在熾熱的烈焰中
（NGC 7293，也稱為“螺旋星云”，是離地球最近的行星狀星云之一，由一顆類太陽恒星死亡后形成，圖片源自@Wikipedia）
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亂世誕生
相擁而終
地球和月球的愛情故事
終于走到了盡頭
或許那時
未來的人類早已離開地球
帶著文明的火種
找到了新的家園
但每當人們遙望星空
遙望那曾經的太陽系
也許還會想起
那段太陽系最偉大的愛情傳奇
（漫天繁星閃閃，攝影師@蘇晨）
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又或許
地球并沒有灰飛煙滅
而是真的逃離太陽系
開始了數千年的流浪
到那時人們也許會發現
沒有帶上月球
是一個多么令人懊悔的決定
（遙望月球，攝影師@李珩）
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圖片：潘晨霞
設計：鄭伯容&林子軒&王申雯
審校：林子軒
專家審核
中國科學院國家天文臺研究員 鄭永春
【說明】在月球起源的假說中，大碰撞假說是目前的主流理論，相比于其他理論，擁有更多的證據支持；本文中地月的結局，是眾多地月結局可能性的一種，并且在較為理想的情況下，才會發生。但這并不妨礙，地球與月球的愛情故事成為一段傳奇。
【參考文獻】
[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
[7] 汪新文主編. 地球科學概論[M] 第2版. 北京：地質出版社, 2014.01.
[8] 歐陽自遠主編；國防科工委月球探測工程中心組織編寫. 月球科學概論[M]. 北京：中國宇航出版社, 2005.09.