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太阳系|太空party谁最high？属ta最摇摆——来看看太阳系中的“火星摇”

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在为大家开始今天的航天科普之前
我想先给大家讲一个
关于千里之外撒哈拉沙漠家燕的故事
一到秋天 ， 家燕就从欧洲纷纷启程 。 它们飞越地中海 ， 穿过撒哈拉 ， 一路飞往中非南非的温暖地带 。    
南北1800公里的撒哈拉沙漠 ， 对于任何候鸟都是个严峻考验 。 这里干燥炎热 ， 没吃没喝 。 即使燕子以时速40公里不停地飞 ， 也要两天两夜才能见到南方的草原 。 每年春秋两季 ， 一来一回 ， 都会有许多燕子被撒哈拉沙漠永远留下 。

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家燕（Hirundo rustica）的分布·图源IUCN red list
撒哈拉并非从来如此面目狰狞 ， 从各地散布的岩画内容来看 ， 一万年前 ， 这里还是水草丰美之地 ， 野水牛、长颈鹿、河马、鳄鱼徜徉其间 。 对于铭刻在候鸟基因和世代传授的行为而言 ， 一万年太短 。 即使面前横亘着一望无际的大沙漠 ， 燕子还是视若绿洲 ， 勇猛向前 。

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费赞（Fezzan）岩画里的长颈鹿
图源维基百科·摄影师Rudolf Baumann
撒哈拉沙漠的演化 ， 其实是个天文现象 。 一万年前 ， 地球的近日点还在北半球的夏季 ， 那时的地轴倾角也比较大 ， 北半球面朝太阳时 ， 可以对得很“正” 。 这样 ， 北半球的夏季比现在要热得多 。 北非大陆上 ， 热空气迅猛上升 ， 把附近大西洋的水汽抽调过来 ， 形成强大的季风 ， 带来丰沛的降水 。 而现在 ， 近日点挪到了北半球的冬季 ， 地轴倾角也在逐年减小 ， 撒哈拉地区的夏天有点凉快（原来变成沙漠是因为冷啊） ， 大西洋的水汽再也爬不上来了 。
读者可能要忧心忡忡了：原来地轴倾角在减小啊！我还以为它一直稳在23.5°呢！地球越转越正 ， 将来四季消失了 ， 如何是好？
不用怕 ， 地轴倾角不会一直减下去 。 到了公元11300年左右 ， 它又会开始持续增大 。 大约每41040年 ， 地轴倾角会在22°到24.5°之间完成一个振荡周期 。
也就是说 ， 地球的自转倾角只轻微地减了不到1° ， 撒哈拉湿地就变成了撒哈拉沙漠 。
如果有一颗行星 ， 自转倾角的变化量是两位数 ， 又当如何？这样的行星 ， 在太阳系里确实存在 ， 并且只有一颗 ， 它就是我们最近的话题大热门：火星 。
【太阳系|太空party谁最high？属ta最摇摆——来看看太阳系中的“火星摇”】火星的自转倾角非常混沌 ， 它目前的数值是25.19° ， 给人造成一种“和地球差不多嘛！是个宜居的候选”的错觉 。 其实 ， 火星倾角可以在13°到40°之间来回变化（一说 ， 是0°到60°） ， 周期在几百万到2千万年之间 。
火星的倾角变化之大 ， 在太阳系里独一无二 。 听起来匪夷所思 ， 仔细分析就觉得很对 。
行星自转倾角的稳定性 ， 一是看自身天赋 ， 二是靠亲友帮扶 。 木、土、天王、海王四颗大行星 ， 本身就硕大无朋 ， 滴溜溜圆转如意 ， 在角动量守恒定律的加持下 ， 它们的自转轴十分稳定 。 地球有月球陪着 ， 相比地球来说 ， 月球是一颗巨大的卫星 ， 可以有效地扶定地球的自转倾角 。 水星和金星虽然没有卫星 ， 却离太阳很近 ， 来自太阳的潮汐力 ， 可以把它们的姿态牢牢稳住 。    
唯有火星 ， 个头又小 ， 转得又慢 ， 离太阳又远 ， 仅有的两颗卫星小如花生米 ， 根本扶不住它 。 更悲催的是 ， 它身边就是肥胖的木星 ， 时不时路过扯一把 。 在各色天体的摄动下 ， 它的自转东倒西歪 ， 成了太阳系行星中唯一的“醉汉” 。
过大或过小的自转倾角 ， 会带来截然不同的行星气候 。 当自转倾角极小时 ， 火星姿态很正 ， 赤道和两极温差很大 ， 热量持续从赤道向两极扩散 ， 类似地球上的台风会相当频繁 ， 两极的冰圈分布比较稳定 。 当自转倾角很大时 ， 火星的南极北极交替朝向太阳 ， 极昼极夜的范围大而且漫长 。 每个火星年 ， 南北半球各被冰区覆盖一次 。 假如火星上有生命 ， 在高倾角模式下 ， 它们一定会集中生长在赤道附近 ， 不然就要有极强的迁徙能力 ， 冬季到来时 ， 能从冰区迅速撤离 。

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阿拉伯高地西部的风成沉积岩·图源NASA
火星倾角的变化使它在两种极端气候之间摇摆不定 。 火星轨道相机（MOC）的这张照片里 ， 几十层清晰的风成沉积岩 ， 表明在火星的历史上 ， 经历过循环往复的气候变化 。    
如前所说 ， 火星的倾角变化周期十分漫长 ， 以几百万到千万年计 。 假如在火星上有生命的话 ， 它们就不能像横穿撒哈拉的燕子这样——忍个几万年就熬过去了——而是必须进化 ， 才能跟上气候变化的步伐 。 并且 ， 这里的生命进化会非常折腾：好不容易从低倾角模式进化到高倾角模式 ， 又要再“进化”回去了——可是 ， 究竟是进化还是退化呢？这会是一个有趣的问题 。

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