半个世纪之前,阿波罗登月计划成功完成了6次载人登月活动。虽然宇航员每次登陆月球的地点各不相同,但皆为月球正面,也就是朝着地球的那一面。每逢月圆时分,当我们仰望星空,看到的满月都是一样的,皆为月球正面。
就像地球、太阳等一众天体那样,月球本身也会自转。按理来说,随着月球的自转,我们在地球上可以看到整个月球,月球不应该有正面与背面之分。但事实并非如此,这是为什么呢?
其实,这是月球被潮汐锁定所导致的。在地球引力的持续作用下,月球的自转和公转周期是一样的,形成了同步自转现象。因此,虽然月球也处于自转状态,但其始终只有固定一面朝向地球。而月球背面始终背对着地球,使人类无法从地球上观测到那一侧。
当人类进入太空时代,可通过发射卫星或探测器对浩瀚宇宙进行研究和探索。通过探月卫星,人类才得以首次看到了月球背面。从探测器传回的数据可知,月球的正面和背面存在明显差异,其主要区别有两点:(1)月球背面的陨石坑密度很高;(2)月球正面分布着大片的月海,但其背面却几乎没有。
月球的正面和背面为什么会存在着巨大差异?是什么原因导致了这种差异?
天文学家推测,月球背面必定是经历了与月球正面完全不同的事情,才导致正面和背面出现迥然不同的地貌。至于究竟是什么原因,只有发射探测器或宇航员到月球背面,展开实地勘察,才有望最终得出结论。
然而,人类的探月活动虽已进行了数十年,但从未有探测器或宇航员成功登陆到月球背面。终其原因,月球背面会阻隔信号,探测器无法与地球取得联系,这使得人类对月球背面的实地探测活动停滞不前。
直到2019年1月3日,我国发射的嫦娥四号成功登陆月球背面,人类才第一次对月球背面进行实地探测。嫦娥四号的成功离不开鹊桥号中继卫星,它运行在地月第二拉格朗日点的晕轨道上,为月球和地球的通信架起桥梁。
目前,嫦娥四号及其携带的玉兔二号月球车还在月球背面正常工作,距离登陆已经过去超过510天。嫦娥四号的登陆地位于月球南极的艾特肯盆地,那么,为什么会选择这个地方作为嫦娥四号的登陆点呢?
经研究发现,艾特肯盆地是月球上最大的陨石坑,并且该陨石坑历史悠久,其形成时间大概是在42亿年前。艾特肯盆地的最大深度为16公里,而直径更是高达2500公里,这相当于月球直径的72%。
除此之外,早期探测器在艾特肯盆地中已发现异常,在该区域内探测到质量异常的物质,且引力十分惊人。通过圣杯号(GRAIL)月球探测器的重力分析发现[1],该区域内的异常物质是一个巨大金属块,它的质量可达2180万亿吨(2.18×10^15吨),面积达到5.2万平方公里,并可能向下延伸到300公里的地方。嫦娥四号正在附近进行探测。
那么,艾特肯盆地的这些金属块从而何来?
有一种观点认为,一颗远古行星与原始地球发射碰撞,大量物质被抛射到太空,碎片经碰撞而结合形成月球,其内部岩浆经过长时间反应产生了钛磁铁矿。另外一种观点认为,一颗富含铁镍的大型小行星撞击远古月球,大量的金属被带到月球上。
有关艾特肯盆地的一系列未解之谜,目前正在那里探测的嫦娥四号和玉兔二号或许会给出答案,让我们拭目以待。
参考文献
[1] Peter B. James, David E. Smith, Paul K. Byrne, et al., Deep Structure of the Lunar South Pole-Aitken Basin, Geophysical Research Letters, 2019, 46, 5100-5106.