到月亮的背面看一看

鄭永春

大家好，我來自中國科學(xué)院國家天文臺，因為我的主要研究對象是月亮和火星，所以也有人叫我“火星叔叔”。

月亮的背面有什么呢？研究月球的科學(xué)家所看到的是月海、月陸和環(huán)形山，它們是月球主要的3個地質(zhì)單元。那些黑色的區(qū)域?qū)嶋H上是玄武巖的巖漿冷卻之后形成的黑色石頭。400年前，當(dāng)伽利略把望遠鏡對準(zhǔn)月球的時候，他看到一塊塊黑乎乎的地方，他以為那里是像地球上一樣的海洋，所以他將其命名為“云?！薄俺魏！薄办o?！薄帮L(fēng)暴洋”，這些都是海的名字。但后來我們發(fā)現(xiàn)，它們其實是黑色的石頭。

那些白色的地方是更古老的斜長巖，也是白色石頭堆積的地方。月球表面還有很多的撞擊坑，這表明月亮在形成的過程中，遭受了很多小天體的撞擊。

中國唯一的一個月亮女神，不是嫦娥，而是太陰妙果素月天尊。她和太陽帝君、“五德”（金星、木星、土星、水星、火星合稱“五德”）星君合稱“七曜”。

大家看到月亮的時候一定會想，月亮跟地球的大小對比是什么樣的呢？月球的直徑大約是地球直徑的1/4，月亮的表面積大約是中國國土面積的4倍，是3800萬平方千米，而月亮到地球的距離是38萬千米。

破解月球四大謠言

關(guān)于月球有一些謠言，有人說“阿波羅”登月是假的，因為我們看到“阿波羅”登月后拍的月球照片上，天空中沒有星星，所以它是在攝影棚里面拍的。其實，這些照片是白天在月球上拍的，在月球上，白天當(dāng)然看不到星星。在地球上，白天也看不到星星。

作為一名研究月球的科學(xué)家，我發(fā)現(xiàn)，月球跟地球之間有很多不同之處，比方說，月球上是完全沒有液態(tài)水、空氣、氧氣的，因此，月球的土壤和礦物都是在沒有液態(tài)水、沒有氧氣、沒有空氣的情況下形成的。月球的土壤里面，還有一種金屬鐵，是天然的單質(zhì)鐵，鐵一旦接觸地球上的空氣和水，就會馬上氧化成鐵銹。但是在月球上，它就可以長期存在。我曾經(jīng)親手觸摸過從月球帶回來的土壤，磁性非常強，用一顆磁鐵來吸引它，整坨土壤會隨著磁鐵的移動而移動。

此外，月球上有一面激光反射鏡，是“阿波羅”的航天員放置在月球上的。我們從地球上打一束激光到月球上，那面反射鏡就會返回來幾個光子，根據(jù)光子返回來的時間，我們就可以計算出地球跟月球之間的距離，最近是36萬千米，最遠是40萬千米。而且月亮正以平均每年3.8厘米的速度逐漸遠離地球。如果沒有那面激光反射鏡，我們是無法得到返回來的光子的。

月球上還有地震儀，會監(jiān)測月球的震動，我們根據(jù)月球的震動，能夠了解它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。前不久，航天器拍到了月球表面高分辨率的圖像，大約可以達到0.5米的分辨率。地球上的遙感衛(wèi)星有時候也達不到這么高的分辨率。這些高分辨率的圖像顯示了“阿波羅”登月之后的登月艙、著陸器、月球車，連航天員走過的路線和月球車開過的痕跡，都還保留在月球上。

第二個有關(guān)月球的謠言是，有人說世界各國都不探月了。

在20世紀(jì)60年代末70年代初，由于美蘇爭霸，大量的探月航天器飛向月球，這是人類探月的第一個高峰?！鞍⒉_”登月成功之后，一直到20世紀(jì)90年代，在長達20多年的時間里，世界各國都很少再探月了。但是自20世紀(jì)90年代，特別是進入21世紀(jì)以來，世界各國又對月球產(chǎn)生了巨大的興趣，越來越多的航天器登上月球，包括中國也成為探月行動新的一員。這表明，我們不是不探月了，而是正在掀起重返月球的熱潮。

2007年，中國發(fā)射了第一個月球探測器——“嫦娥一號”?！版隙鹨惶枴卑l(fā)布了第一幅月球圖像，當(dāng)時有很多人質(zhì)疑這幅圖像，說它可能是有錯誤的，也有人說，這幅圖像是假的。因為月球的圖像是一軌一軌拍出來的，我們在地面上把這些一軌一軌的圖像拼接在一起，才能形成一幅完整的月球圖像，但是這些圖像在拼接的時候，會產(chǎn)生一些錯位的現(xiàn)象，這就是為什么會有人質(zhì)疑“嫦娥一號”拍攝的圖像。但是，我們也沒有必要專門來回應(yīng)這些質(zhì)疑，我們用“嫦娥二號”“嫦娥三號”“嫦娥四號”“嫦娥五號”等更多的探月器，獲得更大的成功，來消除這些質(zhì)疑。

第三個有關(guān)月球的謠言是，有人說月球背面有外星人，他們拍到了月球上的外星人，拍到了金字塔、UFO甚至長達4000米的宇宙飛船，他們還說，有人在月球上曬太陽。

但是，如果你把這些圖像進一步放大，你會發(fā)現(xiàn)這些圖片都是PS出來的。

我們在地球上為什么看不到月球的背面？是因為地球跟月球之間實現(xiàn)了潮汐鎖定，這就像我跟你之間有一個吸引力，但是我前胸受到的吸引力跟后背受到的吸引力是不一樣的，這就會讓我每天受到吸引力的牽扯，然后慢慢讓我的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)同步，所以在地球上，我們始終只能看到月球的正面，看不到月球的背面。但是，這種潮汐鎖定實際上在太陽系的天體里非常普遍，比方說，太陽和水星之間，行星和衛(wèi)星之間，太陽系外的其他恒星和行星之間，都會有這樣的潮汐鎖定現(xiàn)象。月亮的引力會引發(fā)地球上每天的兩次漲潮和兩次退潮，我們稱之為“潮汐”。不僅地球上的海洋會有潮汐，其實地球上的巖石圈每天也會起伏60厘米，這叫“固體潮汐”。

第四個有關(guān)月球的謠言是，有人說，月球的內(nèi)部是空心的。

我們常說上天容易入地難，在地球上入地三尺都非常困難，更何況在月球上無法實現(xiàn)人工打鉆，可以想象，這是非常艱難的。但是科學(xué)家有辦法。第一個辦法，就是我們可以在月球上埋設(shè)月震儀，然后通過地震波的反射，來了解月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。還有一個辦法，航天器在月球上空飛行的時候，會受到月球的引力。如果航天器下面的月球的某一塊區(qū)域質(zhì)量比較大、密度比較高，那么航天器的軌道就會下降一點，因為此時月球?qū)λ囊Υ笠稽c。如果下面是比較空的，那么它的軌道就會上升一點。所以通過分析航天器在月球上空飛行的高度，我們就可以知道月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和它的物質(zhì)成分，以及月球上的某些地方質(zhì)量比較密集，跟人長瘤子一樣，我們把它叫“質(zhì)量瘤”。雖然月球上的某些地方比較疏松，但這并不代表月球的內(nèi)部是空心的。

新的月球觀正在形成

以前我們認(rèn)為，月球是徹底無水的，是一個完全干燥的天體，但我們現(xiàn)在認(rèn)為，月球可能是潮濕的。特別是在月球南北極的深坑里面，太陽永遠照不到的地區(qū)——永久陰影區(qū)，這樣的地方可能會有水冰，并且我們現(xiàn)在已經(jīng)探測到了水存在的證據(jù)。

以前我們認(rèn)為，月球已經(jīng)完全冷卻了，但是我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，月球的內(nèi)部可能仍然有一些溫?zé)岬牡胤健?/p>

以前我們認(rèn)為，月球在30億年前已經(jīng)僵死了，但是現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)了月球上最年輕的巖漿活動，這表明它死得并沒有這么早。

“嫦娥一號”和“嫦娥二號”的衛(wèi)星上各有一個微波探測儀，它可以通過微波波段來看月亮。因為微波的波長比我們看到的可見光的波長要長得多，所以，我們就可以認(rèn)識到月球更深層的一些物質(zhì)的性質(zhì)。這也是全人類第一次從微波波段來觀察月亮。

通過分析微波探測儀所采集到的數(shù)據(jù)，我們得到了第一幅全月球的微波圖像。

到“嫦娥二號”的時候，因為分辨率的提高，我們可以更清楚地看到月球上的熱分布情況。

我們看到，白天的時候，有些地方會特別熱，就是那些暖色調(diào)的地方;晚上的時候，有些地方會特別冷，就是那些冷色調(diào)的地方。我們在月球上發(fā)現(xiàn)了很多熱區(qū)和冷點，然后我們分析它為什么會白天熱、晚上冷。為了解決這個問題，我們需要借助于其他數(shù)據(jù)來分析，比方說，我們用氧化亞鐵和二氧化鈦這些金屬元素含量分布的數(shù)據(jù)，來佐證那些熱的地方實際上是白天吸熱能力比較強的地方，也是鈦鐵礦含量比較高的地方;那些晚上比較冷的地方，實際上是石塊比較多的地方。

如果去過沙漠或沙灘，我們就會有一個感受，白天被太陽曬得特別燙的石頭，晚上往往會變得冰涼。根據(jù)這些，我們就可以研究月球表面土壤的厚度，以及土壤的一些性質(zhì)。

神秘的月球背面

月亮的背面到底是什么樣子的？它跟正面真的不一樣，主要體現(xiàn)在幾個方面：第一，月亮背面的月殼更厚一點;第二，月亮背面更古老一點，撞擊坑會更多一點;第三，月亮背面的月海較少，整個月球上有22個月海，其中19個在月球正面，月球背面只有3個。

是什么原因造成了月球正面和背面的差異？這也是科學(xué)家想要探究的一個問題。

整個太陽系里面最大、最深的盆地叫艾特肯盆地。我們的“嫦娥四號”很快就要著陸在這個盆地里面的馮卡門撞擊坑，這個地方之前是沒有航天器著陸過的。最神奇的是，這個地方雖然最大、最深，卻沒有巖漿冒出來，所以，科學(xué)家希望研究出為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

為了能夠讓大家對月球產(chǎn)生更大的興趣，了解更多關(guān)于月球的知識，我制作了一幅月球全圖，希望大家每天晚上都可以通過這幅圖，去學(xué)習(xí)有關(guān)月亮的知識。

我覺得，科學(xué)家不僅要探索未知，更要傳播真知，這是科學(xué)家的兩大使命。大家也知道，中國科學(xué)院國家天文臺在貴州省建設(shè)了一個全世界最大的天眼，它實際上是射電望遠鏡，也是從微波波段來探測宇宙的。

在地球上探測宇宙，會受到地球上很多“噪聲”的干擾，所以，射電望遠鏡收到的絕大部分聲音其實是“噪聲”。我們要通過“噪聲”來探測來自宇宙的聲音。如果是在月球背面，這些完全不足為慮。我們地球上的無線電“噪聲”根本沒有辦法到達月球的背面。所以，月球背面是一個無線電的寧靜區(qū)，如果在那個地方架設(shè)射電望遠鏡，我們就可以聽到宇宙呼吸的聲音，可以聽到宇宙中更微弱的信號。

科學(xué)家的使命是探索未知，我們也希望把探索未知的樂趣分享給大家，這就是我們傳播真知的過程。

人類對太空的探索將永不止步，謝謝大家。