簡麗莎
在北歐神話中,天空某處有一個扁平的仙境,那里有高大的建筑,通過一座彩虹橋與人類世界相連,居住在那里的都是高大的神,其中就有雷神托爾,那個地方被稱為阿斯加德。而在漫威的電影中,雷神托爾的家鄉(xiāng)阿斯加德被描述成了一個位于太空的扁平星球。那么,宇宙中有像阿斯加德這樣扁平的星球嗎?
目前,我們所知道的星球大部分都是圓球形,還沒發(fā)現(xiàn)過像阿斯加德那樣的扁平星球??雌饋恚钪嫠坪跗珢蹐A球形。
這與引力有關(guān)。以恒星為例,科學家認為,恒星形成于旋轉(zhuǎn)的星云。在引力的作用下,星云的引力中心會將物質(zhì)向中心拉扯并聚集在一起,漸漸“成團”。而在快速旋轉(zhuǎn)的過程中,成團的物質(zhì)會越聚越攏,由于中心引力對各個方向的作用基本相同,因此成團的物質(zhì)會慢慢被塑造成穩(wěn)定的圓球狀恒星。行星的形成也大致如此。
不過,宇宙中也有一些“唱反調(diào)”的天體,它們長得奇形怪狀,比如像兩個融化了的冰淇淋球的MU69小行星(由兩塊太空巖石組成)、像狗骨頭一樣的艷后星,還有像鴨子一樣的彗星67P等。它們?yōu)槭裁床皇菆A球形呢?
簡單來說,一方面可能是它們的質(zhì)量太小,引力小,誕生時是什么樣它就長什么樣了;另外一方面,可能是因為這些小天體形成的時間還不夠長,身上的棱角還沒有被歲月磨平。
那么,我們似乎可以總結(jié)出一個規(guī)律:質(zhì)量大的天體最終會變成圓形,而質(zhì)量小的天體可能是不規(guī)則的形狀。然而,浩瀚的宇宙藏著許多秘密,十幾年前,天文學家在宇宙中找到了扁的質(zhì)量較大的星球。
2004年,天文學家在柯伊伯帶中發(fā)現(xiàn)了一顆“叛逆”的矮行星,它就是妊神星。妊神星的質(zhì)量大約是地球的1/1400,不過作為一顆矮行星,它的個頭并不算小,它是在海王星軌道之外質(zhì)量排第三的天體,僅次于厄里斯和冥王星,而且妊神星還是一顆擁有兩顆衛(wèi)星、自帶光環(huán)的矮行星。
妊神星的形狀也非常特別。天文學家通過計算,發(fā)現(xiàn)妊神星質(zhì)量夠大,足以維持流體靜力學平衡。也就是說,這顆天體的質(zhì)量已經(jīng)大到自身的重力可以使它維持近似圓球的形狀。但是光變曲線計算結(jié)果顯示,妊神星長軸和短軸之比為3:1。這意味著,它并沒“遵守規(guī)則”長成圓球狀,而是長成了橄欖球的模樣。
天文學家認為,妊神星之所以呈橄欖球狀,是因為它的自轉(zhuǎn)速度太快了——自轉(zhuǎn)一周只要大約3.9個小時。這個速度使它成為太陽系中已知自轉(zhuǎn)速度最快的天體,產(chǎn)生的巨大的離心力也硬生生將妊神星“拉”扁了。如果它的轉(zhuǎn)速再快一些的話,它可能就會被扭曲成啞鈴狀,并一分為二。
不僅有橄欖球狀的太陽系矮行星,天文學家還發(fā)現(xiàn)了橄欖球狀的恒星——波江座α。這顆恒星距離地球139光年,質(zhì)量是太陽的7倍,亮度是太陽的3000倍,它的自轉(zhuǎn)速度也非???,約250千米/秒。如此快的速度使它的赤道受到巨大的離心力的影響,赤道直徑與極直徑之比大約為1. 5:1,整個恒星像個橢圓形的橄欖球。
雖然妊神星和波江座α比一般的天體都更扁,但是它們和傳說中的阿斯加德比起來還是不夠扁,宇宙中還有更扁的天體嗎?
理論上,比妊神星更扁的星球是可能存在的,不過這些星球要質(zhì)量足夠大或者密度足夠大,至少是行星級別的。這是因為天體的質(zhì)量越大,轉(zhuǎn)速就會越快,比如木星的轉(zhuǎn)速就達到了約43000千米/小時,而火星的轉(zhuǎn)速只有約868千米/小時。足夠快的速度可以使它的物質(zhì)克服重力被拋離星球,從而變扁。而足夠大的質(zhì)量則使它不容易在這個過程中四分五裂。因此一顆天體的質(zhì)量越大或密度越大,旋轉(zhuǎn)速度越快,它就可能越扁平。
對于像地球這樣的行星,在分崩離析之前,長短軸之比可以達到3:1。如果是一顆完全由鈾構(gòu)成的與地球一樣大的行星,那么在崩潰前,可能可以達到5:1。一個天體要像傳說中的阿斯加德那么扁平,它的質(zhì)量肯定比地球大許多,或者它是由非常致密的物質(zhì)組成的。
不過,即使現(xiàn)實中存在阿斯加德那樣的扁平星球,它可能也會很快消失。土星環(huán)或許可供我們參考。土星環(huán)看起來就像一條圍繞著土星的帶子,但是它其實是由不連接的幾部分組成的,其中包括3個主要環(huán)和幾個較窄的環(huán)。土星環(huán)之所以不能成為一個整體,那是因為靠近土星的內(nèi)環(huán)比外環(huán)旋轉(zhuǎn)速度更快,速度差使它們不得不分裂開來。而處于不同環(huán)區(qū)的大量粒子就像在各自軌道上運行的小衛(wèi)星,不斷碰撞,最后被平平地散布在薄薄的“盤”上。這就形成了我們看到的土星環(huán)。同樣地,一個扁平的星球也要面對靠近中心轉(zhuǎn)速更快,越邊緣轉(zhuǎn)速越慢的問題,這就可能導致星球被“甩”碎。
假設地球變成了扁平的星球,并且能夠長期保持圓盤狀,那么會發(fā)生什么呢?雖然我們還不能確定會發(fā)生什么,不過科學家們根據(jù)現(xiàn)有的知識做了一些總結(jié)。
重力是一個重要的問題。重力將地球上的物體向地面拉,將物體緊緊“抓住”,使它們不飄到太空。地球變成扁平后,你在不同的地方,重力的方向可能也有所不同,當你在地球中心時,重力將你向下拉;當你在中心之外的地方時,重力可能從側(cè)面將你向圓盤中心拉。受到重力的影響,在扁平地球上的植物也會很不一樣,它們的生長方向可能會與重力的方向相反,這被稱為“負向重力性”,因此扁平地球上的森林離地球中心越遠樹木長得越斜。
扁平地球可能沒有磁場?,F(xiàn)在的地球深處有一個固體核心,它使地球產(chǎn)生一個磁場。地球的磁場保護著萬物免遭太陽帶電粒子的傷害。如果地球變得扁平,那么核心可能將不會存在,或者變成液態(tài)金屬,變成圓盤后地球也不再有兩個磁極,這樣一來地球磁場將會消失。如果沒有了磁場的保護,太陽風將剝?nèi)ゴ髿鈱樱瑢⒑Q笳舭l(fā)殆盡,使地球變得像火星一樣。
除此之外,由于中心的重力更強,因此扁平地球的中心可能是一片汪洋大海,它的深度將超過現(xiàn)在的任何海域。而地球的邊緣則可能是數(shù)千千米高的高山。
而變扁平之后,地球內(nèi)部的物質(zhì)也會被擠壓,這個過程中地幔將受到嚴重擠壓,從而導致火山大爆發(fā)。不過,大爆發(fā)停止之后,火山活動可能會永遠停止,這是因為變成圓盤狀之后,地球可能不再有板塊運動,而板塊運動是火山爆發(fā)的重要條件。盡管地球上少了一種自然災害,但是我們將無法再從火山爆發(fā)中獲得肥沃的土壤和大量的水了。
從圓到扁,地球可能不再旋轉(zhuǎn),氣候和天氣也將大變樣。首先,全球氣溫將發(fā)生變化:如果地球沿著赤道軸變扁,那么由于太陽無法直射到大陸,因此全球氣溫將下降,太陽也將永遠不會升到地平線之上;如果沿著極軸變扁,那么地球的一面將面向太陽,這一面溫度將上升,夜晚將永遠不會出現(xiàn);另一面的情況與之相反。而由于海洋分布在地球的中心,沒有自轉(zhuǎn)的影響,地球上可能不會形成颶風和可形成大型降雨的低壓系統(tǒng)。其次,地球?qū)⒉辉儆屑竟?jié)變化。季節(jié)是由于球形地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道面不垂直,各地區(qū)接受到的太陽輻射量不同而形成的。沒有自轉(zhuǎn),扁平地球一年中的任何時間陽光射入都不會發(fā)生變化,因此季節(jié)就不存在了。