到月亮的背面看一看

郑永春

大家好，我来自中国科学院国家天文台，因为我的主要研究对象是月亮和火星，所以也有人叫我“火星叔叔”。

月亮的背面有什么呢？研究月球的科学家所看到的是月海、月陆和环形山，它们是月球主要的3个地质单元。那些黑色的区域实际上是玄武岩的岩浆冷却之后形成的黑色石头。400年前，当伽利略把望远镜对准月球的时候，他看到一块块黑乎乎的地方，他以为那里是像地球上一样的海洋，所以他将其命名为“云海”“澄海”“静海”“风暴洋”，这些都是海的名字。但后来我们发现，它们其实是黑色的石头。

那些白色的地方是更古老的斜长岩，也是白色石头堆积的地方。月球表面还有很多的撞击坑，这表明月亮在形成的过程中，遭受了很多小天体的撞击。

中国唯一的一个月亮女神，不是嫦娥，而是太阴妙果素月天尊。她和太阳帝君、“五德”（金星、木星、土星、水星、火星合称“五德”）星君合称“七曜”。

大家看到月亮的时候一定会想，月亮跟地球的大小对比是什么样的呢？月球的直径大约是地球直径的1/4，月亮的表面积大约是中国国土面积的4倍，是3800万平方千米，而月亮到地球的距离是38万千米。

破解月球四大谣言

关于月球有一些谣言，有人说“阿波罗”登月是假的，因为我们看到“阿波罗”登月后拍的月球照片上，天空中没有星星，所以它是在摄影棚里面拍的。其实，这些照片是白天在月球上拍的，在月球上，白天当然看不到星星。在地球上，白天也看不到星星。

作为一名研究月球的科学家，我发现，月球跟地球之间有很多不同之处，比方说，月球上是完全没有液态水、空气、氧气的，因此，月球的土壤和矿物都是在没有液态水、没有氧气、没有空气的情况下形成的。月球的土壤里面，还有一种金属铁，是天然的单质铁，铁一旦接触地球上的空气和水，就会马上氧化成铁锈。但是在月球上，它就可以长期存在。我曾经亲手触摸过从月球带回来的土壤，磁性非常强，用一颗磁铁来吸引它，整坨土壤会随着磁铁的移动而移动。

此外，月球上有一面激光反射镜，是“阿波罗”的航天员放置在月球上的。我们从地球上打一束激光到月球上，那面反射镜就会返回来几个光子，根据光子返回来的时间，我们就可以计算出地球跟月球之间的距离，最近是36万千米，最远是40万千米。而且月亮正以平均每年3.8厘米的速度逐渐远离地球。如果没有那面激光反射镜，我们是无法得到返回来的光子的。

月球上还有地震仪，会监测月球的震动，我们根据月球的震动，能够了解它内部的结构。前不久，航天器拍到了月球表面高分辨率的图像，大约可以达到0.5米的分辨率。地球上的遥感卫星有时候也达不到这么高的分辨率。这些高分辨率的图像显示了“阿波罗”登月之后的登月舱、着陆器、月球车，连航天员走过的路线和月球车开过的痕迹，都还保留在月球上。

第二个有关月球的谣言是，有人说世界各国都不探月了。

在20世纪60年代末70年代初，由于美苏争霸，大量的探月航天器飞向月球，这是人类探月的第一个高峰。“阿波罗”登月成功之后，一直到20世纪90年代，在长达20多年的时间里，世界各国都很少再探月了。但是自20世纪90年代，特别是进入21世纪以来，世界各国又对月球产生了巨大的兴趣，越来越多的航天器登上月球，包括中国也成为探月行动新的一员。这表明，我们不是不探月了，而是正在掀起重返月球的热潮。

2007年，中国发射了第一个月球探测器——“嫦娥一号”。“嫦娥一号”发布了第一幅月球图像，当时有很多人质疑这幅图像，说它可能是有错误的，也有人说，这幅图像是假的。因为月球的图像是一轨一轨拍出来的，我们在地面上把这些一轨一轨的图像拼接在一起，才能形成一幅完整的月球图像，但是这些图像在拼接的时候，会产生一些错位的现象，这就是为什么会有人质疑“嫦娥一号”拍摄的图像。但是，我们也没有必要专门来回应这些质疑，我们用“嫦娥二号”“嫦娥三号”“嫦娥四号”“嫦娥五号”等更多的探月器，获得更大的成功，来消除这些质疑。

第三个有关月球的谣言是，有人说月球背面有外星人，他们拍到了月球上的外星人，拍到了金字塔、UFO甚至长达4000米的宇宙飞船，他们还说，有人在月球上晒太阳。

但是，如果你把这些图像进一步放大，你会发现这些图片都是PS出来的。

我们在地球上为什么看不到月球的背面？是因为地球跟月球之间实现了潮汐锁定，这就像我跟你之间有一个吸引力，但是我前胸受到的吸引力跟后背受到的吸引力是不一样的，这就会让我每天受到吸引力的牵扯，然后慢慢让我的自转和公转同步，所以在地球上，我们始终只能看到月球的正面，看不到月球的背面。但是，这种潮汐锁定实际上在太阳系的天体里非常普遍，比方说，太阳和水星之间，行星和卫星之间，太阳系外的其他恒星和行星之间，都会有这样的潮汐锁定现象。月亮的引力会引发地球上每天的两次涨潮和两次退潮，我们称之为“潮汐”。不仅地球上的海洋会有潮汐，其实地球上的岩石圈每天也会起伏60厘米，这叫“固体潮汐”。

第四个有关月球的谣言是，有人说，月球的内部是空心的。

我们常说上天容易入地难，在地球上入地三尺都非常困难，更何况在月球上无法实现人工打钻，可以想象，这是非常艰难的。但是科学家有办法。第一个办法，就是我們可以在月球上埋设月震仪，然后通过地震波的反射，来了解月球内部的结构。还有一个办法，航天器在月球上空飞行的时候，会受到月球的引力。如果航天器下面的月球的某一块区域质量比较大、密度比较高，那么航天器的轨道就会下降一点，因为此时月球对它的引力大一点。如果下面是比较空的，那么它的轨道就会上升一点。所以通过分析航天器在月球上空飞行的高度，我们就可以知道月球的内部结构和它的物质成分，以及月球上的某些地方质量比较密集，跟人长瘤子一样，我们把它叫“质量瘤”。虽然月球上的某些地方比较疏松，但这并不代表月球的内部是空心的。

新的月球观正在形成

以前我们认为，月球是彻底无水的，是一个完全干燥的天体，但我们现在认为，月球可能是潮湿的。特别是在月球南北极的深坑里面，太阳永远照不到的地区——永久阴影区，这样的地方可能会有水冰，并且我们现在已经探测到了水存在的证据。

以前我们认为，月球已经完全冷却了，但是我们现在发现，月球的内部可能仍然有一些温热的地方。

以前我们认为，月球在30亿年前已经僵死了，但是现在我们发现了月球上最年轻的岩浆活动，这表明它死得并没有这么早。

“嫦娥一号”和“嫦娥二号”的卫星上各有一个微波探测仪，它可以通过微波波段来看月亮。因为微波的波长比我们看到的可见光的波长要长得多，所以，我们就可以认识到月球更深层的一些物质的性质。这也是全人类第一次从微波波段来观察月亮。

通过分析微波探测仪所采集到的数据，我们得到了第一幅全月球的微波圖像。

到“嫦娥二号”的时候，因为分辨率的提高，我们可以更清楚地看到月球上的热分布情况。

我们看到，白天的时候，有些地方会特别热，就是那些暖色调的地方;晚上的时候，有些地方会特别冷，就是那些冷色调的地方。我们在月球上发现了很多热区和冷点，然后我们分析它为什么会白天热、晚上冷。为了解决这个问题，我们需要借助于其他数据来分析，比方说，我们用氧化亚铁和二氧化钛这些金属元素含量分布的数据，来佐证那些热的地方实际上是白天吸热能力比较强的地方，也是钛铁矿含量比较高的地方;那些晚上比较冷的地方，实际上是石块比较多的地方。

如果去过沙漠或沙滩，我们就会有一个感受，白天被太阳晒得特别烫的石头，晚上往往会变得冰凉。根据这些，我们就可以研究月球表面土壤的厚度，以及土壤的一些性质。

神秘的月球背面

月亮的背面到底是什么样子的？它跟正面真的不一样，主要体现在几个方面：第一，月亮背面的月壳更厚一点;第二，月亮背面更古老一点，撞击坑会更多一点;第三，月亮背面的月海较少，整个月球上有22个月海，其中19个在月球正面，月球背面只有3个。

是什么原因造成了月球正面和背面的差异？这也是科学家想要探究的一个问题。

整个太阳系里面最大、最深的盆地叫艾特肯盆地。我们的“嫦娥四号”很快就要着陆在这个盆地里面的冯卡门撞击坑，这个地方之前是没有航天器着陆过的。最神奇的是，这个地方虽然最大、最深，却没有岩浆冒出来，所以，科学家希望研究出为什么会出现这种现象。

为了能够让大家对月球产生更大的兴趣，了解更多关于月球的知识，我制作了一幅月球全图，希望大家每天晚上都可以通过这幅图，去学习有关月亮的知识。

我觉得，科学家不仅要探索未知，更要传播真知，这是科学家的两大使命。大家也知道，中国科学院国家天文台在贵州省建设了一个全世界最大的天眼，它实际上是射电望远镜，也是从微波波段来探测宇宙的。

在地球上探测宇宙，会受到地球上很多“噪声”的干扰，所以，射电望远镜收到的绝大部分声音其实是“噪声”。我们要通过“噪声”来探测来自宇宙的声音。如果是在月球背面，这些完全不足为虑。我们地球上的无线电“噪声”根本没有办法到达月球的背面。所以，月球背面是一个无线电的宁静区，如果在那个地方架设射电望远镜，我们就可以听到宇宙呼吸的声音，可以听到宇宙中更微弱的信号。

科学家的使命是探索未知，我们也希望把探索未知的乐趣分享给大家，这就是我们传播真知的过程。

人类对太空的探索将永不止步，谢谢大家。