科学家发现月球表面,玉兔2号月球背面照片

01

生命是宇宙的杰作，而地球生命的出现，月球功不可没。在大约40亿年的时间里，月球始终在漆黑的夜晚为地球传送着生命之光。

可令人奇怪的是，月球就像硬币一样，有着差异巨大的“两面”。

从古至今，散发着皎洁光芒的月亮一直是世界各族人民心中美好的象征，我国有嫦娥奔月、日本有月亮公主辉夜姬、古希腊有月亮女神塞勒涅、印度有月神索马、非洲有月神马乌、玛雅人有月亮女神伊希切尔、阿兹特克人有月亮男神提卡西斯……。

公元1600年左右，人们对月球的观测和研究进入了科学的轨道。意大利天文学家伽利略通过自制的望远镜首次发现了月球上的环形山。到了19世纪中期之后，人们通过望远镜、照相机、光谱仪、太空望远镜等科学仪器对月球不断观测，逐渐知晓了月球的真实样貌。

而此时的月球，由于自转与公转的周期相等（称为潮汐锁定），月球始终以同一面朝向地球。所以在地球上不管借助任何仪器都只能看见其正面，月球背面究竟是什么样子激发了人们的想象力，之后月球又被蒙上了更为神秘的科幻外衣，空心月球、神秘建筑、外星人基地、外星智慧生命产物……。

02

1959年10月7日，前苏联的月球3号探测器成功发回了17张月球背面照片，这些不算清晰的照片顿时让人们的遐想戛然而止——原来月球的背面根本没有神秘建筑。

月球3号探测器为了完成这次堪称伟大的任务，首次携带两台焦距不同的照相机，使用太阳能电池，同时还采用气体喷嘴来控制拍照姿态。

月球3号并没有直接飞向月球，而是在经过较长时间的飞行之后缓慢地绕到月球背面7000米高空处。

这时，在地球上看到的是“新月”，太阳恰好在月球3号背面，阳光照亮了背离地球一侧的月背面，就这样月球3号拍摄到了人类肉眼无法看到的景象。

在通过月背的40分钟之内，两个光学相机共拍摄了29张照片，其中17张照片在飞行途中完成自动冲印，然后扫描转换成电视信号，再通过无线通信装置传送回地面。虽然最后得到的照片分辨率很低，且只覆盖了月球背面70%的区域，但是却记录了人类对月球背面的首次观测。

1966年，美国的“月球轨道环行器”被发射到月球附近，成为环绕月球运行的人造卫星，拍摄到了更高分辨率的月背照片。人们终于看清了月球的背面，那上面布满了错落无序、形状大小不一的陨石坑。

03

随着月背地貌的逐渐清晰，科学家们惊奇地发现月球的背面和正面竟然存在着巨大的差异。

月球正面有近半的面积都被凹陷的地形结构所占据，总共有40多处，而月背只有两处这样的地形，仅占月背总面积的十分之一，其余面积都是连绵不绝的山地，这种地形在月球正面很少出现。

再者，月球半径（平均1800千米）的最大值和最小值都在月球背面，其隆起的最高处比平均半径多出近4100米，凹陷的最低处比平均半径少了近5200米。

另外，月亮表面重力低于平均值的区域——重力偏高或偏低的区域都集中在月亮正面，而月球背面却一处都没有。

很难想象，月球到底有怎样的经历才能形成这种反差巨大的地貌。

04

从1969年起，美国阿波罗号宇宙飞船6次成功登上月球，从月球带回了大约382千克的月球岩石、岩芯和土壤。由于当时的技术限制，直到50多年之后，科学家们才从这些岩石和土壤的化学分析中有了新的发现：

月球正面岩石样本之中富含钾元素、稀土元素、放射性元素和磷。而在一些月球陨石样本之中便没有这些特征。

虽然我们依然无法知道这些月球陨石是来自月球的具体哪个地方，但月球正反两面地貌的巨大差异无疑说明了一个问题：其化学成分必定也是截然不同的。

接着，研究人员通过“圣杯”号探测器对月球引力场测量，又得出了月球表面下的质量分布情况：月球正面的月壳厚度平均为30千米，而月球背面的月壳厚度平均为50千米。两面的厚度差达到了惊人的20千米。

也就是说，月球像极了一个“打肿脸的胖子”。

月球两面的巨大差异是至今为止始终未能解决的科学谜团，因为要解决这个难题必须先知道月球的形成过程，二者环环相扣，不可分离。

05

关于月球的起源，长期以来主要有捕获说、共振潮汐分裂说和双星说之争。近年来，提出并逐步完善的大碰撞分裂说获得了愈来愈多的观测与实验证据的支持，得到了大多数科学家的认同。

那么，根据月球“大碰撞”的形成过程，目前有三种月球两面存在巨大差异原由的推论：

一、地月熔融

在大碰撞之后，地球和月球都是熔融的状态。初期的月球距离地球很近，大概仅有一两个地球直径那么远，这导致月球的一面受到地球高温熔融影响的时间较长，而背对地球的一面较早的进入冷却结晶状态，冷却速度越快则月壳厚度越高。结晶速度较慢的月球正面则火山喷发增多，近而形成了大片的较低厚度的月海地貌。

二、天体撞击

在月球形成之后，一个较大的天体撞击了月球的正面，剧烈的碰撞溅射出了大量的月面物质，月面物质逐渐在月背沉积，形成高原。这个推论还与月背地壳越厚，地形越崎岖的地貌相吻合。而撞击的能量则会融化月球正面的地表岩石，从而形成独特的化学特征。

三、卫星相撞

在大碰撞之后，产生了两个围绕地球旋转的天体，随着时间的推移，这两个卫星不可避免地撞在一起，但它们撞击的速度非常缓慢（2.5公里/秒），较小天体的物质被溅落到大天体的背面，而大天体地壳下面的岩浆海则被挤压到正面，最终两个天体融合为了正反两面差异巨大的月球。

06

由于上述推论均缺乏确切的实际证据，所以是否能采集到月背的岩石样本是解开谜团的关键，而我国的探月工程则一一解决了这些难题。

2019年1月3日，我国的嫦娥四号探测器着陆在月背的南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，实现了人类探测器首次在月背软着陆。选择此处降落是因为几十亿年前这里经过了强烈碰撞，曾被熔岩淹没，各类物质含量丰富，还或许留有月幔最原始的成分，保留了月球最深层的秘密。

2020年12月17日，我国的嫦娥五号探测器在月球正面成功取回了1731克月球土壤。

有意思的是，我国带回来的月壤和1978年美国送给我国的月壤成分有很大的不同。我国取回的月壤中含有大量的玻璃性物质，百分之七十五都是二氧化硅，还包含有碳酸钠、氧化钠、氧化钙、镁、橄榄石、铁橄榄石、灰石等物质，颜色偏深。

而美国取回的月岩却很少含有这类物质，是由二氧化硅、二氧化钛、氧化铝氧化亚铁、一氧化锰氧化镁、氧化钙、氧化钠、氧化钾组成，呈现出灰白色。

2022年9月，我国的嫦娥六号探测器已经制造完毕，拟于2024年前后着陆月背的南极-艾特肯盆地采样带回。

有了之前的技术铺垫，这一次嫦娥六号要实现月球背面采集土壤的任务难度并不大，若成功我国将是首个实现月背采集土壤的国家，这不仅会让我国科学家提前解开月背之谜，我国的科研实力和国际地位也会得到极大提高。