你不知道的月球

在世界各地我們都可以找到人類膜拜月球的印記。中國神話傳說中的嫦娥家喻戶曉，嫦娥奔月的故事穿越千年流傳至今仍然有著巨大的魅力，這從中國第一個探月工程以“嫦娥”命名就可見一斑。每到中秋節(jié)，美麗的嫦娥會在舞臺上講述一個動人的傳說。古希臘神話中月亮女神阿耳忒彌斯是奧林匹斯十二主神（希臘宗教中最受崇拜的十二位神）之一，她掌管狩獵，照顧婦女分娩，代表女性美及貞潔，深受人民的愛戴。在藝術(shù)家的眼中，阿爾忒彌斯清新秀麗，像月亮一樣有著美麗而神圣的面容。由此可見，不管是在東方還是西方，月亮都是美的化身。

月球和太陽一樣，在古人的精神世界中占據(jù)著極其重要的地位。隨著科技的發(fā)展，特別是物理學(xué)和天文學(xué)的不斷進步，人類對月球有了越來越理性的認識，并且開始有能力撥開曾經(jīng)籠罩在月球身上的層層迷霧。然而，有一個問題至今還困擾著我們：月球來自何方？

最早流行的一種解釋是“同源說”，即在幾十億年之前地球和月球來自于同一團原初的星際物質(zhì)。這兩個天體就像是一對雙胞胎兄弟，只不過一個個頭兒大、一個個頭兒小。但是，正如同卵雙胞胎有相同的遺傳基因一樣，如果“同源說”成立的話，地球和月球應(yīng)該有很多相似的物理性質(zhì)，比如密度?？墒菍嶋H上兩者的密度相差懸殊，地球的密度是5.5153g/cm3而月球密度只有3.3464g/cm3。因此，“同源說”顯然不具有太大的說服力。

當小型天體運動到大型天體附近的時候，可能會因為大型天體的引力作用而被俘獲。這種現(xiàn)象在宇宙中非常普遍。20世紀初，有人就以“俘獲說”來解釋月球的起源?？墒?，通過力學(xué)計算我們就可以知道，如果上述理論成立的話，必須有除了地月以外的第三個天體存在。舊題未解，新題又生：第三個天體在哪里？

中國人講究子承父業(yè)，但著名生物學(xué)家查爾斯·達爾文的兒子喬治·達爾文（George Darwin，1845-1912）卻沒有這么做，而是選擇天文學(xué)作為自己的研究領(lǐng)域。他對月球起源的問題非常感興趣。1878年，他提出月球曾是地球一部分的假說：地球形成初期，一大團物質(zhì)因為自轉(zhuǎn)速度極快的原因被拋離出去而形成了月球。然而，如果情況真是這樣，月球就應(yīng)該在地球赤道面上圍繞地球旋轉(zhuǎn)，而不是像現(xiàn)在這樣對黃道有5.145°的傾角。

目前比較主流的月球起源學(xué)說產(chǎn)生于20世紀70年代中葉，兩位美國天文學(xué)家提出了“碰撞說”：原初地球與一個火星大小的天體相撞后，拋射出的物質(zhì)殘塵凝聚形成了月球。這種理論能夠解釋許多過去無法回答的難題，因此更受學(xué)術(shù)界的青睞。大碰撞使熔點較低的元素蒸發(fā)并把它們驅(qū)散，由于只有地殼和地幔的外層部分被沖撞出去，地球的鐵核并沒有受到影響，這樣也就解釋了為什么月球物質(zhì)密度較低并且鐵元素含量也較低。

不過，“碰撞說”現(xiàn)在也還有解釋不了的問題。同時，包括“爆炸說”在內(nèi)的新理論也不斷出現(xiàn)。因此，要想真正揭開月球的起源之謎尚需時日。

雖然身世撲朔迷離，但是作為地球唯一的衛(wèi)星以及唯一一個人類到達過的地外星球，相比較其他天體，我們對月球還是有比較多的了解。只不過，長期以來我們不曾見過月球背面的“廬山真面目”。

由于月球的自轉(zhuǎn)周期等于它繞著地球公轉(zhuǎn)的周期，因此月球永遠以同一面朝向著地球。這種現(xiàn)象也被稱為潮汐鎖定。正是因為如此，在航天時代到來之前，人類對月球的認識也僅僅局限于面向我們的這一面（我們可以簡單地稱之為“正面”，另一面則稱為“背面”）。通過早期的觀測，我們把這一面分成兩部分：明亮的區(qū)域稱為“月陸”，較暗的區(qū)域稱為“月?！?。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，月海的緯度比月陸低，充盈其中的較暗的物質(zhì)是月球火山在以前的活動周期中噴發(fā)出來的固態(tài)玄武巖；月陸是沒有被玄武巖覆蓋的區(qū)域，它由遠古時期的表面巖石、斜長巖和被隕石碰撞出的物質(zhì)組成。

在很長一段時間里，月球的背面對人類來說都是一個謎。直到1959年蘇聯(lián)月球3號探測器拍攝到了第一張月球背面的影像。1968年美國阿波羅8號執(zhí)行環(huán)繞月球的任務(wù)時，宇航員首次直接用眼睛看到了月球背面，人類這才可以一窺月球背面的“廬山真面目”。宇航員威廉·安德斯（William Anders，1933-）這樣描述當時所見：“背面看起來像我在孩提時玩過一段時間的沙堆，它們?nèi)急环饋?，沒有邊界，只是一些碰撞痕和坑洞。”

月球的背面與月球的正面有著非常顯著的差異。正面有31.2%的面積被月海所覆蓋，而在背面這一比例僅為大約2.5%。背面的主體部分是大量起伏不平的撞擊坑，其中就包括位于月球南極附件的南極-艾特肯盆地——它是太陽系中最大的撞擊坑之一。造成月球正面和背面之間差異的原因目前還沒有定論，比較主流的理論認為這兩面接收到的光照不同，從而使得熱量在月球表面分配不均，進而造就了不同的月表形態(tài)。另外，背面更容易受到各種天體的撞擊，這是造成背面撞擊坑較多的主要原因。

隨著神秘的面紗被逐漸揭開，探索月球背面的意義也開始顯現(xiàn)出來。首先在月球背面來自地球的無線電波會被屏蔽，所以這里自然成為建設(shè)無線電望遠鏡的理想地點。另外，科學(xué)家們估計月球背面的氦-3（3He）濃度很高。這種物質(zhì)作為核聚變的原料不會產(chǎn)生核輻射，不會污染環(huán)境，因此是非常理想的核燃料。但是地球上氦-3的儲量極其稀少。如果能夠?qū)⒃虑蛏系暮?3運回地球作為核燃料，將會極大地造福人類。

人類對月球如此著迷，不僅僅因為它的美麗與神奇，更是因為人類一直就相信月球會對地球上的世界施加巨大的影響。除去宗教和神話故事不說，現(xiàn)代科學(xué)也已經(jīng)證明了月球確實與我們的日常生活息息相關(guān)——日復(fù)一日、年復(fù)一年的潮漲潮落就是一個很好的例子。

說起大潮，國人第一個想到的想必就是錢塘江大潮。隨著科技的發(fā)展，不能親臨海寧觀賞大潮的人們也能通過電視和網(wǎng)絡(luò)感受錢塘江大潮的魅力。蘇軾的名篇傳誦千年仍然能夠震撼我們的心靈，自然也得益于錢塘江大潮的壯麗景觀。不過，在驚嘆于大自然的力量的同時，古人卻并不了解大潮的形成原因。

直到近代，人們才開始從科學(xué)的角度來關(guān)注潮汐。1687年，牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中奠定了用萬有引力定律來研究潮汐的基礎(chǔ)。現(xiàn)在我們已經(jīng)知道太陽和月球的共同作用使地球上出現(xiàn)了潮汐現(xiàn)象，其中月球起到了主要的作用。在新月和滿月的時候，太陽、月球和地球在一條線上，太陽的潮汐力會加強月球的潮汐力，潮汐的潮差（相鄰的高潮和低潮的潮位高度差）會達到最大，此時的潮汐稱為大潮。大潮的時候，高水位高于平均值，而低水位低于平均值。

當月球在上弦或下弦的位置，從地球看到的太陽和月球相差90度。此時太陽的力量抵消了部分的月球力量，使兩者的合力效果最小。在月相周期的這種位置上，潮汐的潮差最小，此時的潮汐稱為小潮。小潮的時候，高水位和低水位都小于平均值。

千百年來，潮汐對我們?nèi)祟惿町a(chǎn)生了重要的影響。文人墨客面對潮汐吟詩作賦，為我們留下了寶貴的精神財富。船只航行的時候一定要考慮潮汐的作用才能順利地進出港口。另外，潮汐還有可能是地震的誘因之一。

雖然我們還不能確定月球來自哪兒，雖然月球仍然留給我們很多問號，但是我們還是要感到慶幸，因為在過去幾十億年的時間里這樣一個忠實的伙伴始終陪伴著地球。我們要感謝月球在過去的歲月里為我們做過的事情，它擋住了不計其數(shù)的飛向地球的天體，一次又一次地挽救了地球上的生命，使得滅頂之災(zāi)不會發(fā)生。月球帶來了潮汐，激發(fā)了人類無窮的想象與靈感。在未來，月球還能為人類貢獻更多。在一個明月高懸的夜里，我們或許可以像無數(shù)祖先一樣仰望這個美麗的天體，然后說一句：你好，我親愛的伙伴！

（責任編輯/鞠 強）