太陽系星球在縮小，地球也難逃此命？

當科學家們觀測太陽系內外的各種天體時，發現有些天體似乎正在縮小。究竟是怎麼一回事？地球是否也面臨同樣的情況呢？

水星在縮小

早在1974年，美國國家航空暨太空總署（NASA）的水手10號任務飛掠水星時，就發現了這個太陽系最小行星正在縮小的證據。證據就是遍佈水星表面、高達數公里的斜坡，也就是所謂的「斷崖」。這些斷崖是由下方稱為「逆斷層」的斷層所造成，原因是水星內部因熱冷卻而收縮。

開放大學的行星地球科學教授大衛・羅瑟裡（David Rothery），也是一篇2023年探索水星收縮論文的作者，他在為《對話》（The Conversation）撰寫的文章中解釋道：「由於水星內部在收縮，其表面（地殼）可覆蓋的面積逐漸減少。於是就形成了『逆斷層』，也就是一塊地形被推擠到相鄰地形之上。這就如同蘋果隨著時間流逝出現皺紋，只是蘋果縮小是因為水分流失，而水星縮小是因其內部的熱收縮。」

縮短的隕石坑是水星收縮的跡象。圖片來源：D A Rothery（CC BY 4.0）

2014年的估算顯示，水星大約收縮了7公里（4.4英里）。在水星上，透過觀察其表面眾多的隕石坑，就能大致瞭解收縮發生的時間。有些隕石坑因行星收縮而變短（如圖所示），但也有隕石坑位於斷崖之上，這意味著造成這些隕石坑的撞擊事件，是在斷層使水星地殼位移之後發生的。

據此，天文學家推斷這些斷崖大多形成於約30億年前。然而，在2023年的研究中，團隊發現水星的收縮尚未停止，因為它仍在持續冷卻。

在這些斷崖上，開放大學的博士生本・曼（Ben Man）發現了「地塹」，即兩個斷層之間的土地下沉，這是拉伸的跡象。

羅瑟裡解釋說：「在整體地殼受到壓縮的水星上，出現拉伸現象似乎令人驚訝。但曼意識到，如果一塊逆斷層地殼在被推擠到相鄰地形上時發生彎曲，就會形成這些地塹。就像你試著彎曲一片吐司時，它可能會以類似的方式破裂。」

由於這些地塹尚未完全被水星上的撞擊碎片覆蓋，研究團隊得以估算出拉伸和坍塌發生在不到3億年前，證明水星至今仍在收縮。

早在2010年，研究月球地質的天文學家就發現月球也在縮小，這一發現並不十分意外。同樣是透過觀察斷崖，此次是分析阿波羅15號、16號和17號太空船搭載相機拍攝的影像，團隊發現月球在冷卻過程中一直在收縮，而且是在相當近的時期。

美國國家航空航天博物館地球與行星研究中心的行星科學家湯姆・沃特斯（Tom Watters）當時在一份宣告中表示：「月球斷崖的一個顯著特徵是它們看起來很年輕。分佈在全球的相對年輕的逆斷層，顯示整個月球近期在收縮，可能是由於月球內部冷卻所致。據估算，近期月球的收縮量約為100米（328英尺）。」

2019年，包括沃特斯在內的科學家分析了阿波羅計劃在月球上部署的多個地震儀收集到的資料，發現了更多證據證明月球仍在繼續變小。

沃特斯在NASA的一份宣告中稱：「我們認為，很有可能是全球收縮和潮汐力壓縮月球地殼時，應力逐漸累積，導致斷層滑動，從而引發了這八次地震。這表明阿波羅地震儀記錄到了月球的縮小，而且月球至今仍有地質活動。」

「我們的分析首次證明，這些斷層至今仍很活躍，隨著月球逐漸冷卻和收縮，很可能仍在引發月震。」

地球由於擁有更厚的大氣層，情況比月球和水星更為複雜。地球每年確實會增加一點質量，大約有4萬噸的物質——塵埃和岩石——墜落到地球上。然而，與地球大氣層向太空散失的氣體量相比，這微不足道。

微生物學家兼科學傳播者克里斯・史密斯博士（Dr Chris Smith）向BBC解釋道：「物理學家已經證明，地球每秒鐘會損失大約3公斤（6.6磅）的氫氣。每年地球損失的氫氣量約為9.5萬噸。」

「另一種也在流失的極輕氣體是氦氣，但其含量要少得多，所以每年大約會流失1600噸氦氣。」

綜合考慮這些因素以及其他因素，比如地球核心在冷卻過程中損失能量，以及地球因氣候變化而獲得一點能量，史密斯估算地球每年大約減輕5萬噸。這聽起來很誇張，但實際上只佔地球總質量的大約0.000000000000001%。

與此同時，科學家利用包括毫米級精度的衛星雷射測距等多種技術，確定地球的整體半徑每年變化速率約為0.1毫米（0.004英寸），大約是人類頭髮的寬度。