地球位置正在变化，受太阳直射角度影响，冰河时期可能再次来临

地球所处的位置真的一成不变吗？如果太阳系正带着我们穿越一片寒冷的星际云，气候会不会因此彻底改写？

大约200万年前，那是一个人类刚刚学会直立行走的年代。当时的地球正处于大大小小的冰河时期。

关于冰河时期出现的原因，科学家曾给出过许多推测：有人认为源于地球的板块漂移，有人归因于火山喷发，也有人认为与地球的自转有关。总之，这些解释的原因都来自地球自身。

然而，是否存在另一种可能——地球气候剧烈变化的原因并非源于地球自身，而是源自地球所处的宇宙环境？

事实上，地球在宇宙中的运动远比想象中复杂。我们熟知地球绕着太阳公转，但这只是它在宇宙中运动的一小部分。

地球绕太阳运行的同时，太阳也在绕银河系运动，而银河系本身也没闲着，正以每秒约600公里的速度朝着巨引源方向奔涌而去。地球和其他行星在太阳系内部的引力扰动，也会反过来影响太阳，使其位置在太阳系内发生微小偏移。

换句话说，我们所处的每一个坐标，其实都在时时刻刻发生变化。

2024年6月，一篇发表在《自然·天文学》上的文章指出，研究人员发现，在200万到300万年前，太阳系曾穿越过一片寒冷的星际云。而当时的地球恰好处于大大小小的冰河时期。那么，地球气温骤降的原因，是否可能与这片星际云有关？

有人或许会问，太空里不是本来就很冷吗？尤其是那些远离太阳、难以被阳光照射到的地方。事实上，真实情况比较复杂。

在太阳系内的太空，尤其是近地空间中，来自太阳的辐射和太阳风非常强烈，虽然粒子数量比较稀疏，但温度会非常高。而当越过太阳系进入星际空间后，强烈的星际风将取代太阳风的位置。

除此之外，伴随太阳风和星际风的还有能量更高的宇宙射线，即使飞出银河系，依然能够感受到它们的存在。因此，地球之所以能成为生命的摇篮，其中一个重要原因就是有太阳风为其遮挡。

假如地球要直面星际风和宇宙射线，地球磁场的保护作用可能就要大打折扣。

太阳系内这个被太阳风保护的区域被称为太阳圈。而太阳圈的边缘，也就是太阳风与星际风（或者说星际介质）的压力达到平衡的位置，被称为日球层顶。

它也是前些年飞离地球最远的旅行者一号和旅行者二号所抵达的位置。一旦越过这个区域，就相当于进入了广袤的星际空间，此时周围的高能射线将会增加上百倍。

除了星际风和宇宙射线，星际空间中往往还充斥着各种星际介质。这些星际介质的密度有大有小，温度也有高有低。

此前曾介绍过一项研究，即太阳系正处于一个几百光年大小、名为"本地泡"的热气泡中。之所以称为气泡，是因为相较于银河系内星际介质密度的平均值，这里的氢原子密度只有十分之一，宛如漂浮在水中的气泡。

虽然气泡中的物质非常稀疏，但温度相当高，大约在8000开尔文左右，因此被称为热气泡。虽然整体密度较低，但在热气泡内部仍存在一些密度较高的区域。

当太阳系遇到这些高密度星际介质时，星际介质产生的压力会使得日球层顶的位置明显内移，随之而来的是太阳圈的范围被严重压缩。在这篇文章中，研究人员推测，在200多万年前，太阳系曾遭遇过一片温度仅有20开的罕见高密度冷云。

经过计算机模拟，研究人员发现，这片高密度冷云可能使得太阳圈的范围直接缩小到了地球轨道以内。也就是说，在这期间，地球可能脱离了太阳风的保护，直接暴露在了寒冷的星际介质之中。

这种暴露会给地球带来什么样的后果，已经超出了该文章的直接研究范畴，但研究人员也给出了一些初步判断：这种情况可能会导致地球进入冰河时期。

因为冷云中的大量中性氢会改变地球的大气性质，从而影响臭氧层的形成，而臭氧层的破坏又会进一步影响地球的气候，最终促使冰河时期的到来。关于该观点，论文中还列出了一些相关的地质证据。

此外，研究人员还推测，自诞生数十亿年里，太阳系可能遭遇过多个寒冷的星际云。未来百万年后，我们也许还会遭遇更多的星际冷云。

值得注意的是，太阳围绕银河中心的轨道并非完全的圆形，而是一个略微椭圆的路径，上下震荡的螺旋周期约为6000万年。

目前太阳系位于银河盘面中心上方几十光年的位置，由于盘面下方的恒星数量比上方更多，几百万年后太阳系目前的上升周期就将停止，转而进入下降周期。这种大尺度的空间位移，意味着太阳系穿越不同密度星际介质的可能性一直存在，也让"冷云事件"绝非孤立偶发。

除了穿越星际云带来的外部冲击，地球自身在轨道上的微小变化也会长期累积。这些累积效应通常被称为米兰科维奇周期。

在该周期中，大约每41000年地球的自转轴倾角会发生一次明显变化，太阳直射角度随之改变，高纬度地区接收到的太阳辐射量也随之涨落。历史上多次冰期与间冰期的交替，正是与这种轨道参数的缓慢摆动高度吻合。

当外部的星际环境变化与内部的轨道摆动叠加，冰河时期的降临便有了更加充分的动力学基础。

回到我们所处的这颗行星，除了大尺度的宇宙环境变化，近些年来自月球的新发现也在不断刷新人们对地月系统的认识。前不久，科学家在嫦娥五号带回的月壤中发现了天然石墨烯，其外壳结构中石墨烯的存在，表明它是一种自下而上的合成过程，而非玻璃方式形成的。

同时，研究人员还注意到，在富含铁的金属化合物附近，石墨烯的含量更为丰富，这说明含铁的矿物有助于碳的石墨化。

据此，研究人员对这些石墨烯的来源给出了一些猜测。首先，如果大碰撞假说成立，月球上的原始碳确实已经被蒸发殆尽，那么石墨烯的存在说明月球上一定存在着某种碳捕获过程，也就是说，月球其实一直借助某种方式在给自己补碳。

那么这些碳从何而来？目前认为，月壤中的含铁矿物颗粒可能会把太阳风或多环芳烃中的含碳气体分子催化成石墨形式的碳；另外，火山喷发和陨石撞击等过程带来的高温高压环境也会促使一些碳转化成石墨。

当然，这些目前都只是一些合理的推测。总之，在月壤中发现天然石墨烯，不仅能够帮助人类进一步了解月球的起源和演化，同时也为今后开发高质量低成本的石墨烯技术提供了启示。发现石墨烯还不足为奇。同样是在嫦娥五号的月球样本中，科学家首次发现了水的存在，相关结果已发表在《自然·天文学》上。

月球由于缺乏大气层，在阳光照射的地方，温度可以高达上百度，因此人们认为月球上不可能存在液态水。所以这次发现的水当然也不是液态水，而是以水分子的形式存在于一种特殊的水合矿物中。这种矿物的含水量极高，据推测，一吨这样的矿物可以提取51到76公斤的水。

这么多的水从何而来？研究人员考虑了三种可能。首先，是否可能是地球污染？

比如在样本的采集、运输和处理过程中，地球上的物质可能会进入样本中，从而导致类似的矿物出现。其次，嫦娥五号在着陆时，火箭尾气中的成分可能与月球土壤发生反应，这个过程是否会形成这种水合矿物？

不过，以上两种情况最终都被研究人员一一排除。剩下的最后一种可能是：它可能是由月球表面的喷气孔释放出的水或含氢蒸汽形成的。

因为类似的情况在地球上就有，比如火山附近。所以研究人员推断，月球上的这种水合矿物可能也是在类似的情况下形成的。

更加惊喜的是，除了含水外，这种矿物中还富含铵，并含有少量的钾。铵是一种氮肥，而钾属于钾肥，再加上刚才提到的水，这样的搭配简直为今后的月球种菜做足了准备。

综合来看，地球从来不是宇宙中静止的孤岛，它裹挟在太阳系里，随着太阳一同在银河系中螺旋起伏，穿越密度不一的星际介质。

轨道倾角的微小变化决定了太阳直射的角度，进而左右着大气与冰盖的命运；而星际冷云的偶然造访，则可能在更短的时间尺度上瓦解太阳圈的屏障，让高能射线与中性氢直逼地表大气。

冰河时期的形成，或许并不只是地球内部的独角戏，而是宇宙尺度与行星尺度长期共振的结果。当我们仰望星空时，看到的不只是遥远的光点，也是这颗行星未来气候剧本中随时可能翻开的一页。