互动科普

月球背面不神秘

既然地面观测看不到月球的背面，那怎样才能看到月球背面呢？月球背面和正面究竟有何差异？

迄今为止，还没有航天器登陆过月球背面，但我们并不缺乏月球背面的探测数据。科学家已经获得了月球背面的大量探测数据，包括地形地貌、物质成分、表面环境等详细信息。

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。20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，阿波罗计划中登月的宇航员都曾飞过月球背面，从月球上空亲眼看到了月球之背的荒凉景象。

21世纪以来，美国、中国、印度、日本、欧洲的月球探测器对月球进行了更高分辨率的详细探测。2009年6月19日发射的月球勘测轨道器（LRO）已经获得了分辨率优于1米的全月球影像，可以清晰辨认出阿波罗登月时遗留在月球表面的月球车、登月舱等，当然也包括月球背面的高清影像。除登陆月球的着陆器和月球车外，月球探测器大多采用极轨方式运行，即从北极往南极再飞回北极。因此，每一圈飞行中都有半圈在月球背面，半圈在月球正面。

自2003年以来的11年中，已经有包括嫦娥一号、二号、三号在内的11个月球探测器飞临月球，获得了大量的探测数据。遗憾的是，所有这些探月任务都没有在月球背面发现外星人的基地，也没有发现任何人工建筑物或人为活动的痕迹。月球背面看起来只是一片保存了40亿年之久的荒凉大陆。

整体上，月球表面可分为月海和月陆两大地理单元。月海是指月球上大片颜色较深的黑斑区域，它们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。月球上共有22个月海，约占月表面积的17%，其中19个分布在月球的正面，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，北半球的月海分布尤为显著。月球背面只有东海、莫斯科海和智海等3个月海。

月海是月壳形成后，内部岩浆涌出月表，填充低洼盆地后形成的大型平原。月海平原大多为山脉所包围，类似于地球上的盆地，具有圆形封闭的特点。最典型的例子是雨海，其四周环绕着亚平宁山脉、高加索山脉、阿尔卑斯山脉、朱拉山脉和喀尔巴阡山脉。月海的地势比月陆要低得多，如静海和澄海比月球平均水准面（为一等势面，其半径与采用激光测高得到的月球地形平均半径相等）约低1700米，湿海低5200米，最低的是雨海东南部，其最深处比月球平均水准面低六千多米。月海中也常见到一些突起的山岭，包括弧形海岭、呈对角线分布的海岭和脉状不规则海岭。　

除月海外，月球上颜色较浅的部分看起来类似地球上的陆地，称为月陆。根据月球形成的大碰撞学说，46亿年前，一颗火星大小的天体撞击原始地球，撞击抛射物质在地球轨道形成了月球。月球形成后出现全球性的岩浆熔融，熔融岩浆在冷却过程中发生结晶和分异，密度较重的物质下沉到月幔，而密度较轻的物质漂浮在月球表面，冷却凝固后形成了古老的月壳。月海则是在月壳形成后，从月壳裂缝中涌出的岩浆形成的。因此，月陆比月海更古老。

月陆的主要成分是密度较轻的斜长岩，反射率较高，看上去比较明亮。月陆的地势一般高出月球水准面约2～3千米，所以也称月球高地。整体上，月陆面积约占月球表面积的83%。月球正面的月陆与月海面积大致相当，但月球背面月陆占据着绝对主导地位。

整个月球表面，不管是月海还是月陆，都分布着密密麻麻的撞击坑，它们是四十多亿年来小天体撞击月球留下的痕迹。月球表面越古老，撞击坑分布密度越大。月陆的撞击坑密度更高，地形更崎岖。因此，嫦娥四号的着陆区选择将是一个亟待解决的重要问题。

月球表面的岩石类型比地球上要简单得多，在变质岩、火成岩和沉积岩三大岩石类型中，月球上只有火成岩。月海主要是玄武岩，月陆主要是斜长岩，都是由各种硅酸盐矿物和金属氧化物组成，主要包括氧、硅、铁、钙、铝等元素。

一些人看到嫦娥一号和二号拍摄的月球照片都是黑白的，就问为什么不拍一些月球的彩色照片回来，可实际上黑白灰才是月球的真实颜色。嫦娥三号着陆器和玉兔号月球车包裹着印有鲜艳五星红旗的金色、银色薄膜登上了月球表面，终于满足了人们在月球上拍彩照的心愿。

（本文发表于《科学世界》2015年第11期）