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，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著極其重要的地位。隨著科技的發展，特別是物理學和天文學的不斷進步，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。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，地球和月球應該有很多相似的物理性質，比如密度。可是實際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。可是，通過力學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，但著名生物學家查爾斯·達爾文的兒子喬治·達爾文（George Darwin，1845-1912）卻沒有這么做，而是選擇天文學作為自己的研究領域。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，一大團物質因為自轉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，月球就應該在地球赤道面上圍繞地球旋轉，而不是像現在這樣對黃道有5.145°的傾角。

目前比較主流的月球起源學說產生于20世紀70年代中葉，兩位美國天文學家提出了“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，因此更受學術界的青睞。大碰撞使熔點較低的元素蒸發并把它們驅散，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密度較低并且鐵元素含量也較低。

不過，“碰撞說”現在也還有解釋不了的問題。同時，包括“爆炸說”在內的新理論也不斷出現。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”。

由于月球的自轉周期等于它繞著地球公轉的周期，因此月球永遠以同一面朝向著地球。這種現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：明亮的區域稱為“月陸”，較暗的區域稱為“月海”。進一步的研究發現，月海的緯度比月陸低，充盈其中的較暗的物質是月球火山在以前的活動周期中噴發出來的固態玄武巖；月陸是沒有被玄武巖覆蓋的區域，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號執行環繞月球的任務時，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，它們全都被翻起來，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。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無線電望遠鏡的理想地點。另外，科學家們估計月球背面的氦-3（3He）濃度很高。這種物質作為核聚變的原料不會產生核輻射，不會污染環境，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。如果能夠將月球上的氦-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，現代科學也已經證明了月球確實與我們的日常生活息息相關——日復一日、年復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。隨著科技的發展，不能親臨海寧觀賞大潮的人們也能通過電視和網絡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，人們才開始從科學的角度來關注潮汐。1687年，牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中奠定了用萬有引力定律來研究潮汐的基礎。現在我們已經知道太陽和月球的共同作用使地球上出現了潮汐現象，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，潮汐對我們人類生活產生了重要的影響。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，使得滅頂之災不會發生。月球帶來了潮汐，激發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）