嫦娥四号和月球有什么关系（嫦娥四号探秘月球背面）

1月3日，中国探月工程计划开始了" 步步惊心"的月背之旅——“嫦娥四号”探测器实现了月球背面着陆，并与玉兔二号月球车成功分离，这是人类月球探测史上最激动人心的一幕！接下来“嫦娥”和“玉兔”将在艾肯环形盆地为我们解开月球背面谜团，获得有关月球内部情况的神秘信息。

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。因此，关于月球背面的传言有很多，有人说那里有外星人，有人说那里有神秘的基地，还有人说那里停放着二战时期的飞机……那么，月球背面究竟有什么呢？

受地球和月球之间的潮汐力影响，月球的自转变慢，以至于它总是以同一个半球面(所谓“月球正面”)朝向地球，而月球的另一面，我们从地球上是看不全的(在某些条件下能看到18％)，这就是所谓的“月球背面”，也被称为“月球另一面”。需要特别说明的是，月球背面不能与“月球晤面”混淆。所谓月球暗面，是指在特定时间不能被太阳照亮的月球半面。只在满月月相时，月球背面才与月球暗面相同，而在新月月相时，月球正面正好是月球暗面。事实上，平均而言，无论是月球正面还是月球背面，接收到的太阳光都是等量的。尽管如此，“月球暗面”这个术语还是常被用来指代月球背面。

直到20世纪50年代，人们对月球背面都所知甚少。虽然月球天平动使得人们可以周期性地从地球上一瞥位于月球背面边缘的地貌，但由于观察角度比较低，观察精度也不够，即使是区分一个陨击坑和一座山脉都很困难。所以，对于82％的月球背面，那时就连天文学家也一无所知，他们只能对月球背面的特征做出大量猜测。

1959年10月7日，苏联的“月球3号”探测器对月球背面拍摄了首批图像，其中18幅可以分辨，它们反映了从地球上不可见月面中1／3的情况。在对这些图像进行分析后，苏联科学院于1960年11月6日发布了首幅月球背面地图，其中包括500个明显的地貌。一年后，基于“月球3号”探测数据制作的首个月球仪在苏联发布，上面标注了多个从地球上看不见的月面地貌。

1965年7月20日，另一艘苏联探测器“火箭3号”发回了25张月球背面的高清晰度图像，它们的分辨率大大高于“月球3号”拍摄的图像。尤为重要的是，“火箭3号”发回的图像显示出长达数百千米的陨击坑链。

1967年，基于“火箭3号”探测数据制作的月球背面地图的第二部分在苏联出版，上面标注了4000个新发现的月球背面地貌。也是在这一年，首幅“完整月球地图”以及经过升级的“完整月球仪”在苏联出版，上面准确标注出了至少多达95％的月面情况。

随着月球背面的大量地貌被苏联太空探测器首先揭示，苏联科学家理直气壮地为它们进行了命名。但这引起了一些争议。国际天文学联合会保留了其中许多名字，但后来承担了为月球背面地貌命名的责任。

月球背面首度被人眼直接观察到是在1968年的“阿波罗登月”任务期间。由此开始，参加“阿波罗”8号、10号至17号任务的宇航员都亲眼目睹了月球荒凉背面，多个月球探测器也相继拍摄了月球背面月背的荒凉景象。阿波罗8号”宇航员威廉・安德斯对此做了最好的总结：“月球背面看上去就像是我家孩子玩了一会儿的沙堆。它(指月球背面)伤痕累累，体无完肤，只不过是一大片肿块和洞洞。”

从外表上看，月球正面和月球背面这两个半球差异明显。月球正面布满19个大型“月海”(实际上是月面上的平原，“月海”一词是早期天文学家的说法，他们误以为那些平原是月球上的海洋)：月球背面密布陨击坑，看上去伤痕累累，月海数量则很少。月球正面的31.2％都被月海覆盖，而月球背面的这一比例仅为2.5％, 只有东海、莫斯科海和智海3个月海。

为什么月球正面和月球背面的差异这么大?最可信的一种解释是：与月球正面的生热元素含量较高有关(这已被美国的“月球勘测器伽马射线光谱议”获取的月球地质化学数据所证实)。有人会说，海拔高度、地壳厚度等因素也可能影响玄武岩的喷发，从而影响月面地形。但是，用这些因素却不能解释月球背面的南极艾肯环形山――这座环形山是月面海拔最低的，那里的月壳也比较薄，但那里的火山活动却不如月球正面的“风暴洋”(月球正面西边的一个巨大月海)活跃。

不过有科学家提出，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。该假说认为，45亿年前，一颗火星大小、名叫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。

美国航空航天局证实，月球背面的月壳要比正面厚大约30英里（约为48.3千米）。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。

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，因此月球背面的月壳厚度要比正面厚一些。

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。

由于月球背面无法和地球直接联系，这意味着月球隔绝了地球发出的几乎所有的电磁波，这为射电天文学提供了得天独厚的场所。就像在波多黎各安装“阿雷西博”望远镜一样，月球背面的碗形小型陨击坑也是安装望远镜的理想地方，它们能为望远镜提供天然的保护。如果要安装规模大得多的望远镜，那么，靠近月球背面中央、直径达100千米的代达罗斯陨击坑不失为一个好地方，其3000米高的边缘将有助于阻挡来自轨道中人造卫星的偏离信号。在，月球背面，还有一个潜在的射电望远镜的安装地，这就是萨哈陨击坑。

要想在月球背面部署射电望远镜，必须首先克服多个难题。比如，细小的月球尘埃可能会污染设备、月球车和宇航服；用于制作碟形天线的导电材料必须仔细保护，以抵挡太阳耀斑的影响；为了防止其他无线电波的干扰，月面望远镜周围区域也必须得到保护，等等。

部署未来射电望远镜的另一个地点是地一月系统中的12拉格朗日点，它位于月球背面上空大约62.8万千米，被考虑作为未来射电望远镜在拉格朗日点附近采用李萨育轨道的地点。李萨育轨道是一种准周期性轨道，一个物体在李萨育轨道中可以围绕一个三体系统(例如地球、月球和射电望远镜)的拉格朗日点作无须任何推进的运动。

月球背面还有一系列独特的地质构造，月球南极附近的艾肯环形山（盆地）是最典型的代表——南极艾肯环形山（盆地）是月球上的一个巨大的陨击坑，是整个太阳系中已知最大的陨击坑之一，作为月球上已知最大、最古老和最深的盆地之一，其宽度接近2500千米，深度为13千米。那次撞击的规模之大，在月面上刻下一道深深的烙印，也撞出了月球内部的物质。因此，在这个地方提取地质样本并送回地球作深入分析，就有可能获得有关月球内部情况的信息。

艾特肯盆地的底部很多区域从未见过阳光，可能存在大量的水冰，而它的边缘山脉却有部分地区常年沐浴在阳光之间，因此，它将成为人类开发月球的最理想区域之一。

让我们期待“嫦娥”四号和“玉兔”二号能在月球背面为我们带来月球探测前所未有的独特发现，这也将是月球探测史上最激动人心的一幕！

——月海　

所谓月海，是指月面上由远古火山爆发形成的大型的暗色玄武岩平原。由于月海富含铁，所以它们的反光性弱于月面上的那些“高地”，凭裸眼看上去月海就显得暗淡一些，难怪早期天文学家会误认为这些平原是月球上的海洋，因而把它们称为“月海”。月海占据月球表面积的大约16％，但大多数月海集中于从地球上可以看见的月球正面。月球背面为数很少的月海大多规模小得多，位于很大的陨击坑中，而这些陨击坑的冲蚀程度很低。对月球的传统命名中也包括“月洋”(月球海洋)、“月湖”(月球湖泊)、“月泽”(月球沼泽)和“月湾”，其中后三个的规模都小于月海，但自然特性与月海并无两样。

——南极艾肯环形山　

南极艾肯环形山是月球上的一个巨大的陨击坑，其直径大约为2500千米，深度为13千米，是整个太阳系中已知最大的陨击坑之一，也是月球上已知最大、最古老和最深的盆地之一。在“南极艾肯环形山”这个名字中，包含了两个分别位于月球两端的地貌：位于北端的艾肯陨击坑和位于南端的月球南极。从地球上看去，这个盆地的外缘就是位于月球南沿的一个巨大的山脉链，有时也被称为“莱布尼兹山脉”，不过这个名字尚未被国际天文学联合会考虑采纳。

根据早期的探测图像(分别来自苏联的“月球3号”和“火箭3号”探测器)，天文学家早在1962年就怀疑月球背面存在一个巨大的盆地(环形山)。但直到上世纪60年代中期美国的“月球轨道器”发回月球全景照之后，地质学家才认识到这个盆地的巨大规模。在“阿波罗”15号和16号任务中由激光测高仪获取的数据显示，这个盆地的北部很深。但因为这些数据的覆盖范围非常有限，这个盆地其余部分的情况一直不明朗。

1978年，美国地质勘测局发布了显示月球南极艾肯环形山轮廓的首张完整地质图，但此后科学家对这个盆地的研究并不多。到20世纪90年代，美国“伽利略号”飞船和“克莱门廷号”探测器造访月球，它们获取的多光谱照片显示，这个盆地包含的氧化铁和氧化钛数量都高于典型的月球高地，因此这个盆地看上去更加灰暗。“克莱门廷”还运用测高仪数据和立体图像分析技术等首次为这个盆地绘制了完整的全方位地形地貌图。最近，由美国宇航局“月球勘测者”探测器(1998年1月7日发射)上的伽马射线光谱仪获取的数据，进一步揭示了月球南极艾肯环形山的细节。

——天平动　

在天文学上，天平动是指在两个相互环绕的天体中，一个相对于另一个所发生的摆动，例如月球相对于地球的晃动，又如特洛伊群小行星相对于木星的晃动。由于潮汐锁定的缘故，月球面向地球的总是同一个半面。不过，由于月球天平动的缘故，从地球上可以看见略微超过一半(大约59％)的月球表面。从地球上看去，月球一直在缓慢地前后摇摆，这就是天平动，它使得地球上的观察者在不同的时间能看见略微不同的月球半面。

——拉格朗日点

拉格朗日点是指一个轨道结构中的五个位置，在这些位置上，一个物体只受引力影响，在理论上就可以相对于两个较大的物体(例如一颗人造卫星相对于地球和月球)而处于静止状态。在拉格朗日点所在的位置，两个较大天体的合并引力恰好等于围绕它们旋转所需的向心力。或者说，假如两个较大天体在圆形轨道中围绕它们共同的质量中心运动，太空中就会有这样五个点，在这些点上，第三个质量相对可忽略不计的天体就能维持自己相对于那两个大质量天体的位置保持不变。