早在幾十億年前,月球就被地球引力潮汐鎖定了,所以人類從來都看不見月球背面,從唐朝的李白到今天的我們,看到的都是月亮的同一面。
所謂潮汐鎖定,指的是月球的自轉(zhuǎn)周期與繞行地球的公轉(zhuǎn)周期完全同步,導(dǎo)致相同的那一面始終朝向地球,直到1959年,蘇聯(lián)的太空探測(cè)器“Luna 3”才第一次拍到了月球背面,這臺(tái)探測(cè)器在40分鐘內(nèi)拍攝了29張畫質(zhì)不甚理想的照片,覆蓋了月球背面大約70%的區(qū)域。
在接下來的幾年里,載人登月的阿波羅計(jì)劃讓24個(gè)人親眼目睹了月球背面的景象,目前世界各國(guó)已經(jīng)發(fā)射了20多個(gè)月球探測(cè)器,從環(huán)繞到著陸再到采樣返回,月球的方方面面都有了點(diǎn)了解了。
但是真正的突破性進(jìn)展,發(fā)生在2019年1月3日,當(dāng)天上午10點(diǎn)26分,嫦娥四號(hào)在位于月球背面南半球的巨大撞擊坑,“馮·卡門隕石坑”附近成功實(shí)施軟著陸,在著陸大約一小時(shí)之后,自月球背面地表所拍攝的首批照片便傳送回地球,引起了全球關(guān)注,在著陸7小時(shí)后,月球探測(cè)車“玉兔二號(hào)”便開始在月球表面行駛。
2024年6月1日,中國(guó)的登陸器“嫦娥六號(hào)”成功在月球背面南極,艾特肯盆地的一部分,“阿波隆隕石坑”區(qū)域?qū)嵤┸浿?,一臺(tái)技術(shù)更先進(jìn)的小型月球車再次在月球表面行駛,開始進(jìn)行月球背面樣本的采集工作。
這臺(tái)配備操作手臂與鉆掘裝置的中國(guó)月球車,連續(xù)兩天在表面鉆探至最深約2米,累計(jì)取得1935.3克的月球樣本,收集到的月球巖石被交付給登陸器,隨后轉(zhuǎn)移至軌道模組,最終由返回艙安全送回地球。
對(duì)于月球的精密研究,尤其是近兩次中國(guó)的探測(cè)任務(wù)所取得的大量新發(fā)現(xiàn),顯示月球正面與背面之間存在極為顯著的差異。
科學(xué)家已經(jīng)找到原因,說明為何月球背面比正面反射出更多光線,主要是由于月球背面幾乎沒有所謂的“月?!?,僅僅占整體表面的 2% 左右,所謂“月?!保侵冈谠旅嫔嫌羞|闊區(qū)域被深色玄武巖熔巖覆蓋,因而呈現(xiàn)巨大而深暗的斑塊,眾所周知,月球正面表層有 30% 是這種“月海”所覆蓋。
根據(jù)所收集的數(shù)據(jù),布朗大學(xué)的科學(xué)家們建立了一個(gè)合理的理論,認(rèn)為月球在數(shù)十億年前曾遭遇過一次極為宏大的撞擊事件,根據(jù)電腦模擬結(jié)果,科學(xué)家推測(cè)正是這次撞擊在月球背面南極附近造就了龐大的山脈地形。
研究顯示,這次撞擊產(chǎn)生的大量熱能穿越月球內(nèi)部一路傳導(dǎo)到相反一側(cè),在穿過月球中心過程中,這股熱流攜帶大量稀土元素與放射性元素移向月球正面,促使這些元素高度集聚,進(jìn)而引發(fā)劇烈的火山活動(dòng)。
就這樣,為月球正面形成“月?!钡纳钌鋷r熔巖流便在那時(shí)大量噴發(fā),這項(xiàng)假說也與正面巖石中高濃度的稀土元素及釷元素相當(dāng)吻合,相對(duì)之下,月球背面則明顯缺乏這些元素,此外這一理論也相當(dāng)有力地解釋了月球地殼厚度不對(duì)稱的現(xiàn)象。
因?yàn)樵谠虑虮趁?,地殼比正面厚得多,根?jù)此假說,在南極-艾特肯盆地附近與月球相撞的小行星或行星碎片,其物質(zhì)產(chǎn)生了獨(dú)特的黏附或分層堆積,因而廣泛分布在如今所謂的“月球背面”。
由此可以解釋,為何在那一面形成許多山岳與高地地形,月球背面新增物質(zhì)的累積,令該區(qū)域的質(zhì)量大幅提升,這種情況就像月球長(zhǎng)出了龐大的腫塊,使其多出的質(zhì)量朝遠(yuǎn)離地球與月球重心的方向重新定向。
此一假說的一大佐證,是月球正反兩個(gè)半球的 KREEP 元素含量差異,KREEP 是指鉀、稀土元素與磷的合稱。
KREEP 元素的特點(diǎn)在于,它們主要集中于月球的地函之中,僅能藉由火山噴發(fā)才會(huì)到達(dá)月表,在月球上,正面“月?!毕路降?KREEP 含量特別高,正好與撞擊產(chǎn)生熱流自地函中攜帶 KREEP 至表面的推測(cè)相呼應(yīng)。
這項(xiàng)假說看似相當(dāng)有道理,但在 2024 年中國(guó)最新探測(cè)任務(wù)于阿波隆隕石坑采集的樣本分析結(jié)果,卻并不太符合該理論,分析后確定在所采集的樣本中幾乎不含 KREEP 元素,真正讓科學(xué)家震驚的是這些樣本的年代測(cè)定結(jié)果。
大部分樣本被推定形成年代約為 28 億年前,但其中有些則可追溯至 42 億年前,在那塊玄武巖碎片中,鋁與 KREEP 的含量出乎意料地高,這一點(diǎn)難以用撞擊假說來解釋,如何厘清此一謎團(tuán),勢(shì)必成為往后研究的重要課題。
眼下的月球探測(cè)形勢(shì),多少讓人聯(lián)想到上世紀(jì) 1960 至 70 年代美國(guó)與蘇聯(lián)激烈競(jìng)爭(zhēng)的太空開發(fā)大戰(zhàn),當(dāng)時(shí)正是這種競(jìng)爭(zhēng)提供了強(qiáng)大動(dòng)力,促使美國(guó)與蘇聯(lián)在近地球軌道的太空探索上取得令人驚嘆的成就。
在美國(guó)的“阿波羅”計(jì)劃中,大批太空人登陸月球;而同期蘇聯(lián)的月球車則在月球表面活躍奔馳,許多人認(rèn)為,正是這兩國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)了如此龐大的科學(xué)成果誕生,這種看法確實(shí)有其道理。
而今,美國(guó)與中國(guó)之間似乎也出現(xiàn)了類似態(tài)勢(shì),并且正逐步升溫,此次很明顯中國(guó)正積極爭(zhēng)取成為領(lǐng)導(dǎo)者的角色,中國(guó)已經(jīng)表示,未來將在月球南極建立一座國(guó)際研究基地,這是其近期目標(biāo)之一,這座基地的首要任務(wù)是勘查與開采各類礦物資源,同時(shí)尋找并利用冰層的儲(chǔ)藏。
作為這個(gè)計(jì)劃的一部分,中國(guó)預(yù)計(jì)于 2026 年將“嫦娥七號(hào)”降落在月球背面接近南極的“沙克爾頓隕石坑”,中國(guó)科學(xué)家推測(cè),該隕石坑周邊可能蘊(yùn)藏大量冰層,可用作飲用水、火箭燃料及氧氣的來源。
此外,預(yù)計(jì)在 2028 年發(fā)射“嫦娥八號(hào)”,其主要任務(wù)是開采冰資源并進(jìn)一步擴(kuò)建月球研究基地,另一方面,美國(guó)也制定了雄心勃勃的月球開發(fā)計(jì)劃,其中部分內(nèi)容與中國(guó)的專案有重疊之處。
例如,美國(guó)太空總署同樣有意評(píng)估沙克爾頓隕石坑中的冰體利用可行性,為了落實(shí)月球開發(fā),NASA 推動(dòng)了“Artemis 協(xié)議”,在其中提出了對(duì)月球礦物資源與水冰等的使用規(guī)劃,目前已有 43 個(gè)國(guó)家簽署該資源利用相關(guān)的協(xié)議。
然而,“Artemis”計(jì)劃目前仍停留在籌備階段,尚未正式進(jìn)入執(zhí)行,原本預(yù)計(jì)在 2024 年執(zhí)行的“Artemis 2”環(huán)月試驗(yàn)飛行,已推遲至 2026 年 4 月,受到此影響,原定2025 年的太空人登月計(jì)劃亦延后至 2027 年年中。
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