更新我們的月球觀

鄭永春

“嫦娥”4號著陸器

400多年前，伽利略把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)月球，看到一塊塊黑乎乎的地方，他以為那些地方像地球一樣是海洋，所以將其命名為云海、澄海、靜海、風(fēng)暴洋……這些與海有關(guān)的名字。我們現(xiàn)在知道，那些看上去黑色的區(qū)域，實(shí)際上是月表低洼地帶的平原，我們稱之為月海，成分多是玄武巖巖漿冷卻之后形成的黑色石頭。那些白色的地方，像是地球大陸，我們稱之為月陸，主要成分是比玄武巖更古老的斜長巖。月球表面還有很多撞擊坑，這表明在月球演化的過程中，遭受了很多小天體的撞擊。撞擊坑邊上一圈圈的山脈，和地球山脈的形態(tài)很不相同，那些就是環(huán)形山。月海、月陸和環(huán)形山，它們是月球上最主要的3種地貌類型。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對月球的認(rèn)識，逐漸從神話進(jìn)入理性。上世紀(jì)50年代末，人類依靠航天技術(shù)開啟探月之旅，至今已有60多年。1969年，美國成功實(shí)施“阿波羅”載人登月計劃，月球上從此有了人類足跡。

在人類探索太空的進(jìn)程中，中國人在很長時間里都只能擔(dān)當(dāng)看客的角色，但如今，這個舞臺上有了越來越多的中國智慧和中國成就。2018年12月8日，“嫦娥”4號探測器成功發(fā)射，12月12日，在月球附近成功“剎車”，進(jìn)入環(huán)繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道。在成功實(shí)施變軌控制，順利進(jìn)入預(yù)定的著陸準(zhǔn)備軌道之后，2019年1月3日，“嫦娥”4號成功著陸在月球南極艾特肯盆地的馮.卡門撞擊坑內(nèi)。這是人類的航天器首次在月球背面軟著陸。

為什么我們選擇月球背面

假如把地球和月球比作相互存在著吸引力的兩個人，“月球君”前胸受到的吸引力跟后背受到的吸引力是不一樣的，最終會導(dǎo)致每天像是“地球君”在牽扯著他，慢慢地讓他的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)同步。這就是地球跟月球之間的潮汐鎖定現(xiàn)象。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。這種潮汐鎖定現(xiàn)象在宇宙里非常普遍，存在于太陽和水星之間，行星和衛(wèi)星之間，太陽系外其他恒星和行星之間。

“阿波羅”11號宇航員巴茲·奧爾德林在月球上的留影。當(dāng)然，再多的事實(shí)也堵不住“陰謀論”者的嘴。

與著陸器分離后，“玉兔”2號在月背留下了人類探測器的第一行“腳印”。

破解四大月球謠言

盡管人類的探月進(jìn)程已經(jīng)取得輝煌成就。但事到如今，民間關(guān)于月球的謠言依然很多，并且時常以“陰謀論”的形式出現(xiàn)這些荒誕不經(jīng)的謠言經(jīng)過無數(shù)次轉(zhuǎn)手，添枝加葉，還經(jīng)常出現(xiàn)在各類社交媒體中綜合起來，這些謠言大概有4類。

在“嫦娥”4號登上月球背面之后，來自于某些國外“八卦”媒體的“質(zhì)疑”毫無例外地出現(xiàn)了我們甚至沒必要反駁這些“質(zhì)疑”，因?yàn)椤版隙稹?號已經(jīng)通過“鵲橋”中繼星傳回世界上第一批月球背面的近距離探測數(shù)據(jù)，正在揭開古老月背的神秘面紗。據(jù)，正在揭開古老月背的神秘面紗。

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謠言1：“阿波羅”登月計劃是假的謠言的“依據(jù)”：為什么阿波羅登月計劃拍到的月球照片里，夜空中沒有墨星？所以說它們是在攝影棚里拍的。

解讀：這些照片是在月球上的白天拍的，白天當(dāng)然就看不到星星。實(shí)際上，天上是有星星的。此外，月球上有5面激光反射鋪，是“阿波羅”計劃的宇航員放置的?？茖W(xué)家從地球打一束激光到月球上，那個反射鏡就會返回來幾個光子，根據(jù)光子速度和返回的時間，就可以計算出來地球跟月球之間的距離，最近是36萬千米，最遠(yuǎn)是40萬千米，平均是38萬千米。如果沒有激光反射鏡，人們是無法得到返回來的光子的。而且我們還可以得出結(jié)論，月球正以每年3.8厘米的速度逐漸遠(yuǎn)離我們地球。此外，參與“阿波羅”計劃的宇航員還在月球上安裝了地震儀，監(jiān)測月球內(nèi)部的震動，我們根據(jù)月球的震動，能夠了解月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。前不久，我國月球勘測軌道器拍到了月球表面的高分辨率圖像，甚至比觀測地球的遙感衛(wèi)星照片還清晰。圖像顯示了“阿波羅”登月宇航員留在月表的登月艙、著陸器、月球車。連宇航員走過的路線及月球車開過的痕跡，都還留在月球上。

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謠言2：世界各國都不探月了，就我們中國人還在瞎忙活。

謠言的“依據(jù)”：無。

解讀：上世紀(jì)50年代末到70年代初，由于美蘇爭霸，大量的探月航天器登陸并探測過月球，這是人類探月的第一個高峰。確實(shí)，“阿波羅”登月成功之后。一直到上世紀(jì)90年代，大概長達(dá)20年的時間，世界各國很少再探月球。但是自上世紀(jì)90年代開始，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界各國又對月球產(chǎn)生了強(qiáng)大的興趣，至少進(jìn)行了十多次月球探測。越來越多的航天器登陸了月球，包括中國，也成為探月新的一員。這表明，人類哪是不再探月了，而是重返月球的新熱潮正在興起。

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謠言3：月球背面有外星人的基地，還有金字塔、UFO、甚至長達(dá)4000米的宇宙飛船，甚至還有外星人在月球上曬太陽。

謠言的“依據(jù)”：各種假圖片

解讀：如果把這些圖像進(jìn)一步放大，你會發(fā)現(xiàn)這些圖片都很模糊，都是PS出來的。

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謠言4：月球內(nèi)部是空心的，敲起來砰砰響。

謠言的“依據(jù)”：無

解讀：月球到底是不是空心的，不用敲，用鉆頭打個孔看看不就得了？可是，上天容易，入地難。在地球上鉆探都涉及復(fù)雜的技術(shù)，更何況往月球上無人打鉆。但是科學(xué)家有辦法，第一個辦法，就是在月球上埋設(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，會承受到月球的引力。如果月球的某一塊區(qū)域質(zhì)量比較大、密度比較離，那么航天器的軌道就會下降一點(diǎn)兒，因?yàn)榇藭r月球?qū)λ囊笠稽c(diǎn)兒。如累下邊是密度低一點(diǎn)的區(qū)域，航天器的軌道就會上升一點(diǎn)。所以通過分析航天器在月球上空飛行的高度，我們就可以了解月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分。確實(shí)，月球上有些地方質(zhì)量比較密集（我們把它們叫質(zhì)量瘤），有些地方則比較疏松一點(diǎn)，但這并不代袤月球內(nèi)部是空心的。月球是實(shí)心的。

月球背面跟正面真的不一樣，主要體現(xiàn)在幾個方面：第一，月球背面的月殼更厚一點(diǎn)；第二，月球背面形成的年齡更古老一點(diǎn)，撞擊坑會更多一點(diǎn)。第三，月球背面的月海更少，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個月海。

“嫦娥”4號著陸地點(diǎn)位于月球南極艾特肯盆地內(nèi)。盆地內(nèi)主要巖石類型為低鈦玄武巖。勘測這里的月球巖層，包括其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、成分和熱演化，將為了解月球乃至太陽系的演化提供第一手線索。

另外，大家可能已經(jīng)知道，中國科學(xué)院國家天文臺在貴州省建設(shè)了全世界最大的“中國天眼”，實(shí)際上是從微波波段來探測宇宙的射電望遠(yuǎn)鏡。在地球上探測宇宙，會受到很多干擾（特別是地球電離層反射，以及人工產(chǎn)生的無線電電波）的干擾，所以，我們要花很大功夫，才能從大量噪聲里面分析出那些真正來自宇宙的“聲音”。而月球背面對地球而言，簡直一片寧靜。地球本身及人類活動產(chǎn)生的干擾噪聲完全被月球本身屏蔽了。如果將來有一天，我們能在月球背面架設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的話，就可以更真切地傾聽到來自宇宙深處的“呼吸”。

新世紀(jì)以來，人類對月球的認(rèn)知已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。人類正在嘗試有朝一日，把月球變成前往深空的基地，進(jìn)一步演練在其他星球上的生產(chǎn)、生活。

美國總統(tǒng)特朗普對人類重返月球情有獨(dú)鐘。2017年底，他簽署了《太空政策1號指示》，表示美國正在制訂方案，將重返月球，并從那里起步，最終實(shí)現(xiàn)載人登陸火星。

歐洲空間局也有自己的“月球村”計劃，并已邀請中國參與——在2030年把人類送上月球，并利用3D打印技術(shù)建設(shè)月球永久基地。

“嫦娥”4號上搭載的神秘罐子，其實(shí)是一個密閉的微型生物系統(tǒng)。

還有一個更絕的，是美國的太空探索技術(shù)公司（Space X），公司老板埃隆·馬斯克把載人去月球的旅游飛船票都賣出去了。2018年9月，Space X在官方網(wǎng)站上高調(diào)宣布，第一位私人太空旅游的游客已經(jīng)與公司簽約，將乘坐大型獵鷹火箭實(shí)現(xiàn)繞月飛行。這位將要進(jìn)行私人繞月旅游的游客，是日本的藝術(shù)品收藏家、網(wǎng)絡(luò)電商創(chuàng)始人、日本富豪榜排名第14位的前沢友作。估計繞月旅游團(tuán)的“團(tuán)體票價”大約為1.5億美元左右。

2019年底，中國“嫦娥”5號也將發(fā)射，隨后從月球上采集巖石和土壤樣品，帶回地球。在探月工程“繞、落、回”三步走的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)之后，中國將建立月球科考站，實(shí)現(xiàn)載人登月的目標(biāo)已然立在前方。

月球春已來

對于載人深空探測來說，在從地球出發(fā)的漫長旅途中，以及在其他星球上拓荒的過程中，宇航員所需的物資不可能都從地球上運(yùn)過去，那樣做的代價太昂貴了。因此，利用其他星球上的資源，生產(chǎn)氧氣、水、食物等生命必需物資，同時生產(chǎn)火箭燃料和發(fā)射平臺、基座等建筑材料，就成為關(guān)鍵性技術(shù)。顯然，月球是人類離開地球、進(jìn)入深空的第一站。

2019年1月15日，“嫦娥”4號搭載的棉花種子在荒蕪的月球上長出第一片嫩芽，轟動了全世界。棉花種子裝在一個密封罐子里，實(shí)際上這個罐子是一個密閉的生物系統(tǒng)。罐子中，還有另外3種植物，分別是土豆、擬南芥、油菜。這些植物吸收陽光、水、二氧化碳，產(chǎn)生氧氣，合成有機(jī)物。

在物種的選擇上，由于月球環(huán)境非常惡劣，這次實(shí)驗(yàn)選擇的物種，要求既能耐高溫，又能耐低溫，不但可以抵抗極端溫差，而且還要耐輻射，適應(yīng)月球上的低重力條件。由于罐子小，生長空間只有1升左右，植物的個頭也不能太大。

除了上述條件，選擇這些物種，還與人類將來在月球上的生存有關(guān)。

棉花是主要的農(nóng)業(yè)作物品種之一，既能作為衣物保暖，也可以用于緩沖減震、生產(chǎn)繩索等，在太空生活中有很廣泛的用途。

土豆是未來太空生活中最重要的食物來源，可以提供人體所需的大部分能量和營養(yǎng)。在2015年上映的科幻大片《火星救援》中，作為植物學(xué)家的男主角，就是通過種土豆才在火星上幸存下來的。俄羅斯主持的“火星500”太空模擬生存實(shí)驗(yàn)中，土豆簡直就是宇航員的口糧。

擬南芥與蘿卜、卷心菜等蔬菜一樣，都屬于十字花科，生長周期短，是太空種植的常客，此前在天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，擬南芥也上過天。

油菜是中國南方常見的油料作物，筆者從小就是吃著用菜籽油炒出來的菜長大的。在幼苗期，油菜還可以作為綠葉蔬菜直接食用。

月球上的環(huán)境對生命來講是很嚴(yán)酷的。不僅晝夜溫差大，而且被陽光照到的一面和背陰的一面溫差也很大，甚至可以達(dá)到兩三百攝氏度。由于罐子中沒有空調(diào)，只能通過冷熱片傳導(dǎo)熱量，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，將罐子里的溫度控制在二三十?dāng)z氏度的室溫下，以蒙騙植物，讓它們以為春天來了，然后開始萌芽。

除了溫度之外，陽光也是植物生長所必需的。罐子里沒有燈，用的是月球上天然的太陽光。罐子是鋁合金制成的，頂部開口，利用光管技術(shù)，方可把陽光引入到罐子中，但這對罐子的密封性提出了挑戰(zhàn)。

水是生命之源。罐子里事先裝進(jìn)18毫升水，當(dāng)“嫦娥”4號著陸到月球表面之后，通過水泵將水澆到植物種子上，促使植物發(fā)芽。

此外，罐子里還搭載了果蠅，它們擔(dān)當(dāng)了消費(fèi)者的角色，負(fù)責(zé)吃掉植物。酵母，則是分解者的角色，用于分解有機(jī)物，釋放出一定量的二氧化碳供植物呼吸。

生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，如果相互匹配得比較好的話，可以在密閉狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)自我循環(huán)。這也是人類第一次在月球上開展生物實(shí)驗(yàn)。除了供太空移民吃穿所需外，植物還有觀賞價值，可以舒緩長期太空旅行給人們帶來的緊張情緒和孤獨(dú)感，能部分起到心理醫(yī)生的作用。

在這個寒冷的冬天，在地球上收到月球之春的消息，讓人倍感溫暖。

為什么要更新我們的月球觀

在科研工作中，筆者與國內(nèi)外科研人員合作，通過“嫦娥”1號和“嫦娥”2號上攜帶的微波探測儀，利用它們獲得的探測數(shù)據(jù)，繪制成世界上第一幅全月球微波圖像，可以更清楚地了解月球上的熱分布情況。那些暖色調(diào)的地方，吸熱能力較強(qiáng)，是鈦鐵礦含量比較高的地方。那些在月球夜晚呈冷色調(diào)的地方，晝夜溫度變化很大，石塊含量更多些。筆者曾經(jīng)親手觸摸感受過月球的土壤，用一顆磁鐵來吸引它，整坨土壤會隨著磁鐵的移動而移動，磁性非常強(qiáng)。

以前人們認(rèn)為，月球是徹底無水的，是一個完全干燥的天體，但現(xiàn)在我們認(rèn)為，月球可能是潮濕的，在太陽永遠(yuǎn)照不到的永久陰影區(qū)可能會有水冰，主要分布在月球南北極的深坑里面。

以前人們認(rèn)為，月球已經(jīng)完全冷卻了，但是現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)，月球內(nèi)部可能仍然有一些溫?zé)岬牡胤健?/p>

以前人們認(rèn)為，月球在30多億年前就已經(jīng)僵死了，但是現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，在月球上，最年輕的巖漿活動僅僅發(fā)生在幾千萬年甚至幾百萬年前。

科技的進(jìn)步，正在更新著人類對月球的認(rèn)知。所有探月成果，都將為人類重返月球搭橋鋪路。

從月球，通往更深邃的宇宙，人類的探索精神永不止步。

責(zé)任編輯：吳佩新

“嫦娥”1號獲得的人類第一幅壘月球微波圖像。