▲ 國際空間站拍攝的幾近滿月狀態(tài)的明月，懸掛于地球大氣之上
北京時(shí)間 10 月 28 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，一顆行星是否適宜居住，取決于許多因素。其中之一便是需要有強(qiáng)大而又持久的磁場(chǎng)。從行星表面數(shù)千公里之下的液態(tài)地核產(chǎn)生，這些磁場(chǎng)可一直延伸到太空，為大氣層遮擋有害的太陽輻射。
若沒有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，行星就無法維持可呼吸的大氣層——這對(duì)我們已知的生命而言無疑是個(gè)壞消息。最近發(fā)表于《Science Advances》雜志的一項(xiàng)新研究表明，大約 40 億年前生命正孕育之時(shí)，月球上的磁場(chǎng)曾經(jīng)可能保護(hù)過我們地球的大氣層。只不過，如今，月球磁場(chǎng)已經(jīng)消失。
現(xiàn)在，地球自己有強(qiáng)大的全球磁場(chǎng)，可以保護(hù)大氣層和低軌道衛(wèi)星免于嚴(yán)酷的太陽輻射的危害。相反，月球既沒有可呼吸的大氣層，也沒有全球磁場(chǎng)。
全球磁場(chǎng)由行星和衛(wèi)星核心內(nèi)的熔鐵運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。讓熔鐵動(dòng)起來需要能量，例如核心內(nèi)部滯留的熱量。一旦能量不足，磁場(chǎng)就會(huì)消失。
若沒有全球磁場(chǎng)，吹向行星的太陽風(fēng)（來自太陽輻射）中的帶電粒子會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使帶電原子（即離子）加速逃離大氣層。這個(gè)過程，現(xiàn)在就發(fā)生在火星上。因此，根據(jù)火星大氣和不穩(wěn)定演化任務(wù)（Maven）的直接測(cè)量，火星上的氧氣正變得越來越少。Maven 團(tuán)隊(duì)估計(jì)，自古以來，火星大氣層流失的氧氣量相當(dāng)于 23 米厚的全球水層中所含的氧氣量。太陽風(fēng)也可能會(huì)和大氣層發(fā)生碰撞，將分子撞入太空。
探測(cè)古代磁場(chǎng)
新的研究調(diào)查了地球和月球的早期磁場(chǎng)之間可能的相互作用。但是，探測(cè)這些古老的磁場(chǎng)并不容易。科學(xué)家想到，可以向古老巖石尋求幫助。這些石頭含有一些小顆粒，在巖石形成過程中被慢慢磁化，從而保留了當(dāng)時(shí)與當(dāng)?shù)氐拇艌?chǎng)方向與強(qiáng)度等信息。這樣的巖石不多見，而且獲取它們蘊(yùn)藏的磁場(chǎng)信息也需要精細(xì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。
▲ 我們的月亮在 40 億年前也曾有過自己的磁場(chǎng)。
但是，這些研究表明，地球上的磁場(chǎng)，至少產(chǎn)生于 35 億年前，也可能更早，在 40 億年前。當(dāng)時(shí)的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度，大約是現(xiàn)在的一半。更早之前的磁場(chǎng)情況，我們暫時(shí)還無法得知。
相比之下，在 40 億年前，月球的磁場(chǎng)可能比地球的磁場(chǎng)更為強(qiáng)大。然后，在大約 32 億年前，月球磁場(chǎng)陡然衰退為弱磁場(chǎng)。但是，目前，我們對(duì)于這些古老磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)以及時(shí)間變動(dòng)性也所知甚少。
另一個(gè)比較復(fù)雜的問題是，早期月球磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)之間的相互作用。新的研究在兩個(gè)磁場(chǎng)北極方向相同和相反的兩種情況下，模擬了兩個(gè)磁場(chǎng)間的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，該相互作用可以為地球與太陽之間更大范圍的近地空間阻擋太陽風(fēng)。
這項(xiàng)新研究邁開了有趣的第一步，接下來研究人員可以進(jìn)而去探索這些相互作用在月球軌道上或在數(shù)億年間究竟起到了多少作用，這對(duì)評(píng)估行星的宜居性也很重要。但可以確定的是，了解地球和月球早期磁場(chǎng)的強(qiáng)度，我們還需要進(jìn)一步建模和更多的測(cè)量。
而且，強(qiáng)磁場(chǎng)并不能保證行星大氣層的持續(xù)可居住性。行星表面和內(nèi)部深層環(huán)境也很重要，來自太空的影響也不能忽視。比如，太空的亮度和活動(dòng)在過去數(shù)十億年間也一直在變化，因此太空風(fēng)削弱大氣層的能力也在變化。
這些因素如何影響行星宜居性的演變，并進(jìn)而影響生命的演變，目前我們?nèi)晕赐耆靼住＿@些因素的性質(zhì)和它們之間相互作用的方式也可能會(huì)隨著地質(zhì)時(shí)間的推移而改變。所有這一切宛如一張迷人的拼圖。不過值得慶幸的是，最新的研究又為這幅拼圖添上了新的一小片內(nèi)容。
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