到月亮的背面看一看

鄭永春

新的月球觀正在形成

以前我們認為，月球是徹底無水的，是一個完全干燥的天體，但現在我們認為月球可能是潮濕的。特別是在月球南北極的深坑里，太陽永遠照不到的地區（我們稱之為永久陰影區），這樣的地方可能會有水冰，并且科學家已經探測到了大量的證據。以前我們認為月球已經完全冷卻了，但是現在我們又發現月球內部可能仍然有一些溫熱的地方。以前我們認為月球在30億年前已經僵死了，但是現在我們發現了月球上最年輕的巖漿活動，這表明它沒有死得那么早。

嫦娥一號衛星上裝載有微波探測儀，它可以通過微波波段觀察月亮。因為微波的波長比我們看到的可見光的波長要長得多，所以，我們可以認識到月球更深層的一些東西的性質。這也是全人類第1次從微波波段看月亮。通過分析微波探測儀采集到的數據，我們得到了第1幅全月球的微波圖像。嫦娥二號上的微波探測儀的分辨率更高，所以我們可以更清楚地看到月球上的熱分布情況。

從圖l中可以看出，白天的時候，月球有些地方會特別熱，就是那些曖色調的地方：晚上的時候，有些地方會特別冷，就是那些冷色調的地方。我們在月球上發現了很多的熱區和冷點，然后研究分析其中的原因。為了解決這個問題，我們需要借助其他數據分析。比如，我們用到了氧化亞鐵和二氧化鈦這些金屬元素含量的分布數據，佐證那些熱的地方實際上是白天吸熱能力比較強的地方，也就是鈦鐵礦含量比較高的地方;那些晚上比較冷的地方，實際上是石塊含量比較高的地方。你如果去過沙漠或沙灘，那么多半會有一個感覺：白天太陽曬得特別燙的石頭，晚上冷的往往也是它。根據這些，我們可以研究月球表面土壤的厚度，以及土壤的一些性質。

神秘的月球背面

月亮背面到底是什么樣子的？月亮的背面跟它的正面真的不一樣，主要體現在三個方面：第一，月亮背面的月殼更厚一點;第二，它更古老一點，撞擊坑會更多一點;第三，它的月海更少，整個月球上有22個月海，其中19個在月球正面，月球背面只有3個月海。什么原因造成了月球正面和背面的差異？這也是科學家一直希望探究的問題。

圖2右下角的這個圓圈所指之處，是整個太陽系里面最大、最深的盆地，叫艾特肯盆地。嫦娥四號就著陸在這個盆地里的馮·卡門撞擊坑，此前這個地方是沒有航天器著陸過的。最神奇的是，這個地方雖然最大、最深，卻沒有巖漿冒出來，所以科學家希望研究它為什么是這樣子的。為了讓大家能夠了解更多關于月球的知識，對月球產生更大的興趣，我制作了一幅《月球全圖》（見圖3），希望大家可以通過這幅圖學習有關認識。

科學家不僅要探索未知，更要傳播真知。中國科學院國家天文臺在貴州省建設了全世界最大的射電望遠鏡“中國天眼”，也是從微波波段探測宇宙的。在地球上探測宇宙，會受到地球上很多“噪聲”的干擾，所以，這個望遠鏡聽到的絕大部分“聲音”，其實是“噪聲”，我們需要從“噪聲”里面分辨出、探測到來自宇宙的“聲音”。如果是在月球背面的話，這些擔憂完全不足為慮，因為地球上的無線電噪聲無法到達月球背面，所以月球背面是一個無線電的寧靜區。如果在那個地方架設射電望遠鏡的話，我們就可以聽到宇宙呼吸的“聲音”，獲取到宇宙更暗弱的信號。

人類走向深空的跳板

進入新世紀以來，人們對月球的認知跟上世紀七八十年代相比，已經發生了很大的變化。以前它被當作太空爭霸的一個制高點，現在它是人類走向深空的一個中轉站和跳板。重返月球現在已經成為世界各國的共識。

第一，歐洲空間局提出了建設月球村的計劃，希望借助世界各國的努力，在月球上建設一個國際化的村落，一個共同的月球基地。美國宇航局認為，以月球作為演練場，演練人類在月球上的生活，下一步就可以從月球出發去往火星。第二，就不得不說SpaceX了，馬斯克把月球的旅游船票都賣出去了。很快，中國的嫦娥五號將從月球上采集樣品并回到地球。下一步，我們將進入載人登月和建設月球基地的階段。

同時，世界各國也在尋找月球基地應該建在什么地方。因為月球上的1個晝夜正好是27天，就是有13天半是白天，13天半是晚上。晚上的時候，月球上沒有電力，沒有保暖，對人類的居住是非常不利的。科學家已經選擇了幾十個月球基地的選址場所。如果在月球的南北極的高山頂上建設月球基地，那就不用再擔憂了，因為那個地方是永久有光照的，這樣人類在月球上就不用經受漫漫長夜了。

月球之春已來到

2019年1月15日，嫦娥四號生物科普實驗載荷項目團隊發布消息稱，搭載的棉花種子在荒蕪的月球上長出了第1片嫩芽。在這個寒冷的冬天，在地球上收到月球之春的消息，讓人倍感溫暖。

月球上的環境對生命是很嚴酷的。不僅晝夜溫差大，而且被陽光照到的一面和背陰的一面溫差也很大，甚至可以達到兩三百攝氏度。因為罐子中沒有空調，所以只能通過冷熱片傳導熱量進行溫度調節，將罐子里的溫度控制在二三十攝氏度的室溫下，“蒙騙”植物，讓它們以為春天來了，然后開始萌芽。除了溫度之外，陽光也是植物生長所必需的。罐子里沒有燈，用的是月球上天然的太陽光，密封的罐子是鋁合金制成的，通過在罐子頂部開口，利用光管技術，把陽光引入到罐子中。同時，這也對罐子的密封性提出了挑戰。水是生命之源。科普載荷攜帶了18毫升水，當嫦娥四號在月球表面著陸之后，通過水泵將水澆到植物種子上，促使植物發芽。

嫦娥四號搭載的科普載荷實際上是一個密閉的生物系統，里面有土豆、擬南芥、油菜和棉花4種植物，它們吸收陽光、水、二氧化碳，產生氧氣，合成有機物;昆蟲果蠅擔任消費者的角色，負責吃掉植物;分解者角色是酵母，它分解有機物，釋放出一定量的二氧化碳供植物呼吸。生產者、消費者和分解者，如果相互匹配得比較好的話，是可以在密閉狀態下實現自我循環的。

協調生產者、消費者和分解者三者的效率，在密閉生態系統中實現物質循環，為人類提供充足的食物來源和穩定的氧氣供應，是一項十分必要的基礎性工作。因為對載人深空探測來說，在從地球出發的漫長旅途中，以及在其他星球上拓荒的過程中，航天員所需的物資不可能都從地球上運過去，那樣的代價太昂貴了。所以，原位資源利用將成為一項基礎性的技術，利用其他星球上的資源生產氧氣、水、食物等生命必需物資，同時生產火箭燃料和發射平臺、基座等建筑材料。

2019年是阿波羅登月50周年。50年過去了，再也沒有人登陸過月球。但我想，我們離重返月球這個目標已經不遠了。人類再一次重返月球之后，下一步將在月球上建設科研站，建設月球基地，實踐和訓練人類在月球上長期生活的技術。如果這個技術得到突破，下一步我們將會登陸到火星上，因為那是跟地球環境最為相似的行星，也是太陽系里唯一有可能實現大規模移居的星球。