科技基础知识

一、关于月亮的科技知识

1、探索月球的“另一面”：背面的月壳为什么厚

月球距离地球最近，现代科技让我们对月球有了更多的了解，但关于月球背面的谜团却仍有很多未曾解开。

英国著名物理学家霍金在微博又火了，由他引发的话题“霍金警告人类不要尝试登月”这几日一直高居微博热搜榜首。这条由“BBC全球探秘资讯”发布的微博称，“霍金再发警告不要登月，科学家证实外星人就在月球背面”。尽管随后各大媒体又集体出来辟谣证实这句话根本子虚乌有，但神秘的月球背面还是成功引起了民众关注。

既然霍金没有说过月球背面有外星人的话，那么月球背面究竟有什么呢？为什么人们一直对月球背面存在多种猜测呢？
 

2、月球背面为什么这么神秘

实际上，月球背面之所以显得神秘，原因在于我们无法从地球上直接观测到那里。中国科学院国家天文台科学传播中心主任、行星科学家郑永春说：“在没有月球探测器之前，月球背面一直是一个神秘的未知世界。”

众所周知，月球是地球唯一一颗天然卫星。其正面和背面因距离地球的远近不同受到的引力也不相同，也就是说月球的腹背受力是不同的。

“月球背向地球的半球离地球较远，受到的地球引力与面向地球的半球相比要小。如果月球自转周期与绕地球的公转周期不相等，那么月球上同一部位受到的地球引力会随时间变化，这就导致了月球不同岩层之间发生摩擦，这些摩擦力会逐渐减慢月球自转的速度，最终使月球自转的周期恰好等于它绕地球公转的周期。”郑永春说，即月球被地球的引力潮汐锁定。潮汐锁定后，从地球上看月球，就永远只能看到月球的一面。总体上，从地球上可以观测到整个月球表面的59%。

虽然在地球上只能看到月球的一面，人类也不曾登陆过月球背面，但科学家并不缺乏月球背面的探测数据——各种月球探测器拍摄下了很多月背照片。

据郑永春介绍，1959年，苏联发射的月球3号探测器在飞越月球时，第一次拍到了月球背面的图像。上世纪六七十年代，美国和苏联的月球探测器多次获得了月球背面图像，阿波罗8号宇航员以及之后登月的宇航员都飞到了月球背面，亲眼看到了月背的荒凉景象。

月球背面月海为什么比正面少

当月球3号探测器首次拍下月背图像后，科学家们本来预想会看到熟悉的暗区和亮斑，然而结果却大大出乎他们的预料。月球的正反面看起来完全不同。郑永春说：“月球正面地形平坦、月海居多，背面颜色较亮，月陆居多，撞击坑分布密度也比正面高，地形更崎岖。”

他解释称，月海是指月球上大片颜色较深的黑斑区域，实际上是一些宽广的平原，一滴水也没有。这些区域对太阳光的反射比较弱，看上去比周围更暗一些，很像地球上的海洋，约占月表面积的17%。月球上共有22个月海，其中19个分布在正面，包括雨海、静海、云海、冷海、风暴洋等，约占整个正面半球表面积的一半。而月球背面只有东海、莫斯科海和智海3个月海。

这是怎么回事呢？在人类拍摄了第一张月球背面照片50多年之后，这个问题仍然没有得到完全解答。

有科学家提出，月球正面与背面的明显差异，与月球的起源与演化有关。大碰撞假说是目前解释月球形成的最主流的说法。该假说认为，45亿年前，一颗火星大小、名为“忒伊亚”的行星撞击地球，地球的外部数层以及忒伊亚的大量碎片在地球轨道上聚集，最终形成了月球。

月球形成后其轨道向地球逼近，大约在39亿年前，当月球运行到地球的洛希限(行星对卫星的潮汐力可将卫星粉碎的最大距离)附近时，由于地月潮汐力的相互作用，地球与月球正面均有一部分被引力撕裂并粉碎，甚至蒸发、熔融，大量被撕裂的碎块又回返到月球正面，撞击月表，在月球正面形成大面积月海盆地。而月球背面几乎没有受到地月潮汐力的影响，没有发生过类似的撞击。

但是也有研究表明，当时月球的正反两面都受到了撞击，由于月球正面比较温暖柔软，形成了规模庞大的玄武岩熔岩流，这些熔岩流填补了撞击坑，将它们改造成了月海盆地。而月球背面则保留了撞击后的原始状态。
 

3、月球背面的月壳为什么比正面厚

日本研究人员利用日本绕月探测卫星“月亮女神”对月球进行观测研究后发现，月球正面和背面的重力分布存在差异。他们推测，月球背面的月壳可能比正面坚硬。美国航空航天局也证实，月球背面的月壳要比正面厚大约30英里(约为48.3千米)。这并不是说背面有的地方更厚，而是背向地球一侧的月壳整体都比正面的一侧要厚。究竟为什么月球背面会那么厚呢？

有科学家给出了一个大胆的推测，他们认为忒伊亚星的撞击可能形成了两个月亮而非一个，月亮双生也许就能解释月球两面相异的成因了。根据这一理论，45亿年前，在夜空中有两个月亮，小的跟在大的后面，并且距离越来越近，最终，小月亮从后面“抱”住了大月亮，二者慢慢黏在一起，形成了一层更厚的月壳。

然而美国宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家却对此有着不同的说法。他们指出，大碰撞发生后，地球和月球都非常炽热。月球比地球小得多，冷却得也快。由于地球与月球从一开始就被潮汐锁定，所以温度超过2500摄氏度的地球会向月球正面辐射热量。使得月球面向地球的那一面保持熔融状态，而远离地球的背面则缓慢降温，这样一来，月球背面与正面就出现了温度差。

当月球背面的岩石蒸汽开始冷却时，最先析出结晶的就是铝元素和钙元素。数千年乃至数百万年后，这些元素与月幔中的硅酸盐结合，形成斜长石，最终转移到表层，组成月壳。背面的月壳中这些矿物的含量更高，因此月壳厚度也更厚。

月球背面包含了许多至今未解的谜题。从目前人类获得的信息来看，它没有外星生物，也没有秘密基地，却拥有比这些更难以捉摸的难题等待我们去探索。