假如地球被鎖定了

莫菲

在宇宙中有一種關(guān)系，一個星球完全被另一個星球“迷住”，始終只有一面對著它。沒錯，那就是“潮汐鎖定”。現(xiàn)在月球就被我們的地球潮汐鎖定著。那么，地球有沒有可能也被潮汐鎖定？地球生命又將如何生存？

地球會被鎖定嗎？

潮汐鎖定也被稱為引力鎖定、俘獲自轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)軌道鎖定，即由于引力的作用，旋轉(zhuǎn)天體的一個半球始終面對著伙伴天體，繞著自己的自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所需的時間和繞著伙伴天體旋轉(zhuǎn)所需的時間一樣長的現(xiàn)象。通常，只有衛(wèi)星被潮汐鎖定在較大的天體上。不過，如果兩個物體之間的質(zhì)量差和它們之間的距離比較小，那么兩個天體可能會互相潮汐鎖定，比如冥王星和它的衛(wèi)星卡戎。

雖然在太陽系中，潮汐鎖定比較常見，但是什么樣的天體會被潮汐鎖定取決于軌道距離、兩個天體的質(zhì)量以及軌道物體的延展性。對于恒星來說，離恒星較近的天體更有可能被它“抓住”，不過如果恒星的引力足夠強，那么位于宜居帶中的天體也可能在恒星潮汐鎖定的范圍內(nèi)。地球位于宜居帶，是否也可能被太陽鎖定呢？

從現(xiàn)在的情況來看，地球還不太可能被太陽潮汐鎖定，一方面當(dāng)然是因為地球與太陽的距離是安全的;另一方面，地球的小兄弟月球干擾著太陽對地球的作用。雖然太陽是太陽系中的老大，但是月球與地球的距離更近，因此對地球的作用也就更大。月球每年都在拖地球的“后腿”，讓它漸漸慢下來，如果持續(xù)下去，地球到時可能會與月球互相潮汐鎖定。

不過，人類恐怕是看不到那一幕了，因為在那一幕發(fā)生之前，地球和月球早就被演變成紅巨星的太陽吞噬了。

氣候劇變

現(xiàn)在假設(shè)地球被潮汐鎖定了，會怎么樣呢？一般情況下，當(dāng)一顆行星被潮汐鎖定之后，一面永遠(yuǎn)是白天，另一面則永遠(yuǎn)是黑夜。地球的情況也大致如此，不過科學(xué)家也表示，現(xiàn)在還不能確定地球上會有哪些具體變化。

系外行星給了我們一些啟發(fā)。研究人員發(fā)現(xiàn)，又暗、又小、又冷的紅矮星周圍被潮汐鎖定的行星上可能存在海洋，并且這些行星的環(huán)境似乎不那么惡劣。英國格林威治學(xué)院的馬丁·希思在一項研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)行星的海洋足夠深時，海水可以在背陰面的冰蓋下自由流動，將熱量帶到寒冷地區(qū)，背陰面的溫度不至于非常寒冷。并且如果星球上的溫室效應(yīng)或者恒星輻射足夠強，海洋熱傳輸甚至可能使整個星球無冰。

2013年，在一項模擬研究中，美國加州大學(xué)的研究人員建立了潮汐鎖定行星的氣候模型。結(jié)果顯示，這些行星上會形成云層，這將減小明暗兩面的溫差，使行星的可居住性更高。

而地球上同樣有海洋和厚厚的大氣層，距離太陽還比較遠(yuǎn)，這意味著，如果地球被潮汐鎖定了，它的環(huán)境應(yīng)該與紅矮星周圍的行星有相似之處，但是又優(yōu)于它們。一些研究人員通過計算機模擬和對海洋熱傳輸?shù)难芯浚贸隽艘恍┛赡艿慕Y(jié)果。

首先，由于地球離太陽較遠(yuǎn)，又有一個很厚的大氣層，因此即使是對著太陽的一面，氣溫也不會非常高，海洋依然存在。而在黑暗面，常年得不到陽光的溫暖，氣溫自然會很低。但是由于明暗兩面存在溫度差，兩側(cè)的空氣會進行交換。更重要的是，地球上還有覆蓋全球大部分地區(qū)的海洋，不同海區(qū)的溫度、密度的差異都會促使海水流動，使熱量流動起來。這可能意味著，朝陽的一面不會非常熱，背陽的一面一部分海洋和陸地雖然可能覆蓋冰層，但是還有一些地區(qū)可能是0℃以上的。

其次，地球不再像現(xiàn)在這樣有四季之分。背陽一面結(jié)冰會導(dǎo)致全球海平面下降，使朝陽一面暴露出更多的陸地，這將使地面反射增強，云層難以形成，降雨稀少。而在朝陽和背陽之間的晨昏線附近，那里的氣候有所不同。被潮汐鎖定后地球明暗兩面的溫差會很大，這可能會導(dǎo)致明暗交界處經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)雪交加等極端天氣。

值得一提的是，更多的巖石和礦物會在海平面下降后暴露出來，它們在陽光和風(fēng)的作用下快速風(fēng)化，將二氧化碳等氣體加速釋放到大氣中，這可能會加劇地球的溫室效應(yīng)，進而對整個地球的氣候產(chǎn)生影響。

在被鎖定的地球上如何生活？

被潮汐鎖定的地球環(huán)境的改變，將會如何影響人類和其他生物在地球上的生活呢？

2017年，科學(xué)家在距離地球約39光年的地方發(fā)現(xiàn)了TRAPPIST-1，這是一顆表面溫度極低的紅矮星。這顆紅矮星有3顆位于宜居帶、并且可能擁有海洋的行星。但是，TRAPPIST-1恒星系統(tǒng)的行星都是被潮汐鎖定的。

研究人員認(rèn)為，在那些星球上刮著強烈的風(fēng)，將星球上的礦物和營養(yǎng)物質(zhì)源源不斷地吹到海洋中，這意味著海洋中可能生活著海洋生物，甚至可能有復(fù)雜的海洋動物。而在明暗交界處附近可能生活著陸地生物，它們能夠在颶風(fēng)中將自己固定在地面上，不至于被吹走。除了較大的動物，可能還會有一些類似水熊蟲的物種，這類“超級”生物生命力極強，可以在沒有水和食物的情況下存活很多年，可以在真空中生存，可以耐受γ輻射和太陽風(fēng)的沖擊，它們可以在任何環(huán)境中生存。在空中，可能漂浮著凝膠狀的水母，這種無脊椎動物可以在風(fēng)暴中漂移，不會被強風(fēng)撕碎。

那么，在被潮汐鎖定的地球上情況又如何呢？假如那個時候人類還在地球上，主要的定居點也是在明暗交界處，因為那里溫度不太冷也不太熱，有不那么強烈的陽光，還有液態(tài)水。但是鑒于那里的氣候條件也較為惡劣，因此人類可能會把家安在地下。考慮到那時人類的科技水平應(yīng)該比現(xiàn)在要高許多，能有效地在明暗兩面?zhèn)鬟f熱量，因此能在明暗交界處兩側(cè)更廣闊的地區(qū)建立定居點。

而到那時，地球上的許多陸地動物會因為環(huán)境的變化，棲息地被破壞而滅絕，只有一部分存活下來，為了適應(yīng)環(huán)境，它們還會進化出相應(yīng)的能力，比如像TRAPPIST-1的行星上能將自己固定在風(fēng)中的動物一樣的能力。植物也會經(jīng)歷大滅絕，只有那些能牢牢抓住土壤，能抵抗干旱、酷暑或者嚴(yán)寒的植物能存活下來。與TRAPPIST-1的行星類似，地球的海洋中也會生活著生物，而且地球海洋中的生物可能比TRAPPIST-1的行星上的海洋生物要高級得多。

當(dāng)然，這只是地球被潮汐鎖定后可能的模樣，地球到底會如何變化，生物將如何生存，還與地球哪個位置正對著太陽有關(guān)。如果陸地對著太陽，那么由于陸地比海洋反射陽光的能力更強，因此地球會更熱。如果太平洋中部對著太陽，那么非洲和歐洲就要被凍在寒冷的黑暗中。總之，被潮汐鎖定的地球會變成什么樣，現(xiàn)在還是個謎。