
每次晚上看到月亮,总想起2019年1月3日嫦娥四号传回的月球背面照片。它稳稳落在月球背面,成了人类首个在这儿软着陆的探测器,这事儿当时刷遍了朋友圈。更有意思的是后来,中山大学肖志勇博士团队在《科学通报》发了篇论文,说嫦娥四号在南极盆地找着了几颗厘米级的透明玻璃球,圆滚滚的,太阳一照还反光。网友们立马开起玩笑,有人说原来嫦娥也爱玩儿弹珠,还有人逗趣“难怪我小时候丢的弹珠找不着,敢情是弹到月球上去了”。
玩笑归玩笑,这玻璃球咋来的?科学家说,是月球表面的贫铁岩石被陨石高速撞上,融化后又快速冷却才形成的。可往常这种玻璃珠都小于 1 毫米,嫦娥四号找着的最大有 4 厘米,算是个小意外。而且月球背面的怪事还不止这一桩,早在上世纪 60 年代,阿波罗 10 号宇航员绕到月球背面时,突然听到一阵没法解释的啸鸣声,后来有人浪漫地叫它 “宇宙音乐”,到现在也没个确切说法。
说到月亮,不得不提日食 。原以为就是月亮挡住太阳,后来才知道这里头门道多。去年看新疆那次日全食的视频,画面里天空突然暗下来,平时见不着的日冕闪着光,特别震撼。其实日食分三种:地月距离最近时,月亮能完全遮住太阳,就是日全食;距离最远时,月亮遮不住太阳边缘,会留个光环,是日环食;要是在月球半影区,就只能看到日偏食。最神奇的是个巧合:太阳到地球的距离,差不多是月球到地球的 400 倍,而太阳直径也正好是月球的 400 倍,这才让两者在地球上看着差不多大。不过地球和月球的轨道都是椭圆的,有时候月亮看着稍大,有时候太阳稍大,但能有这么巧的数字,整个太阳系都找不着第二个,难怪有人会好奇这真是大自然随手造的?
再说说月球本身,它跟地球的关系其实挺 “特别”。地球直径 12742 公里,月球 3474 公里,地球直径是月球的 3.6 倍,重量更是它的 81 倍, 看着没啥,但跟其他行星的卫星比就不一样了。火星最大的卫星直径才是火星的 0.33%,木星最大的卫星盖尼米德,也才是木星直径的 3.75%,太阳系里就没哪个卫星跟母行星的比例像月球这么大。有人打比方,木星控卫星像成年人拿橘子,地球控月球倒像小孩抱大西瓜,费劲得很。
可偏偏是这 “费劲” 的关系,帮了地球大忙。几十亿年前地球自转一圈才几小时,恐龙时代降到 23.5 小时,现在是 23 小时 56 分 4 秒,变慢全靠月球 。它的引力像刹车片,拖着地球转慢。反过来,月球也被地球潮汐锁定,现在自转一圈的时间和绕地球公转一样,所以永远只把一面朝着我们。而且月球的潮汐力还帮了生命一把:数十亿年前,涨潮时海水拍海岸,退潮时浅滩露出来,海里的生物在潮间带慢慢适应,后来才爬到陆地上,3.5 亿年前有了两栖动物,再后来才有了我们人类。更关键的是,月球还稳住了地球的自转轴,让地轴倾斜角一直稳定在 22.1 度到 24.5 度之间(现在是 23.5 度),要是没它,地轴可能晃到 90 度,两极和赤道对调,气候乱变,人类可没法住。
不过月球到底咋来的,科学家还没吵出结果。有说地球 “抢” 来的(捕获说),可月球质量太大,不像能被轻易抓住的;有说从地球分裂出去的(分裂说),但地球初期自转速度根本不够把它甩出去;现在最主流的是大碰撞说,说 45 亿年前一颗火星大小的天体 “特伊亚” 撞了早期地球,撞碎的物质聚成了月球。可后来研究阿波罗登月带回来的岩石,发现地球和月球的氧同位素比例几乎一样 ,按大碰撞说,月球该有特伊亚的成分才对,于是又有人补了一句:当时撞出的物质一部分落回地球,一部分才成了月球,这才解释了成分问题。还有人说它们是 “孪生姐妹”(同源说),从太阳系同一片星云里长出来的。
除了这些假说,民间还传 “月球是空心的”。最早是苏联科学家提的,后来诺贝尔化学奖得主尤里也觉得有可能,因为月球密度才 3.34 克 / 立方厘米,比地球的 5.51 克低了 40%。真正让这说法火起来的是阿波罗 12 号的月震实验:1969 年 11 月,宇航员把登月舱扔回月球,0.5 吨的登月舱砸下去,月震仪录到了一小时的震动,而地球地震最多两分钟,有人说 “月球像敲不烂的铜铃”。后来阿波罗 13 号把火箭三级撞上去,震动居然持续了三小时。还有人发现月球陨石坑都很浅,比如直径 2500 公里的南极艾肯盆地,按其他天体的比例该有 425 公里深,实际才 13 公里,再加上月表有不少钛金属,就有人猜 “月球是个空心金属球”。不过科学家不认同,说月震久是因为月球没液态水减震,而且现在卫星已经测出月球内部有月核、月幔、月壳,跟地球结构类似,密度低是因为地球内核密度太高(12.8 克 / 立方厘米),不是月球的问题。
阿波罗计划除了登月,还留下不少实在的东西。1969 年阿波罗 11 号成功登月后,后续任务里,阿波罗 15 号带了 “寻星者 1 号” 月球车,宇航员在上面 “飙车”,跑了 27 公里。2011 年 NASA 的月球勘测轨道飞行器,在 25 公里高空还拍到了这辆月球车和它的车辙,跟 40 年前没两样。阿波罗 15 号还装了激光反射器,现在只要对着坐标发激光,就能测地月距离,科学家也靠这个知道月球每年以 3.8 厘米远离地球。另外,阿波罗计划 6 次登月带回来 300 多公斤月岩,到 2015 年,全球科学家靠这些岩样发了 2500 多篇论文,每年都有几百家机构要样本,总不能这么多机构一起编瞎话吧?
不过阿波罗计划在 1972 年阿波罗 17 号后就停了,说是美国赢了美苏太空竞赛,没了动力,再加上 11 年花了 250 亿美元(相当于现在 1500 亿),实在烧不起钱。后来美国搞阿尔特密斯计划,想 2024 年送宇航员登月,2028 年前建永久基地,结果因为预算、技术问题和疫情,一推再推,现在改到 2025 年了。有人猜 “是不是登月技术丢了”,其实 NASA 没丢资料,就是当年的技术人员老的老、走的走,工厂关了,零件也停产了,比如土星 5 号火箭,图纸还在,但复刻不如重新设计,而且现在的计算机比当年强太多,老技术早过时了。
咱们中国的探月路也挺有意思。2003 年神舟五号送杨利伟上太空,他飞第七圈时,突然听到 “咚咚咚” 的敲击声,像木锤子敲铁皮桶,找不着声源,后来神舟七号的翟志刚他们也听到了,官方说是飞船金属热胀冷缩,但不少人觉得不像。嫦娥一号 2007 年入轨,开启了咱们的探月梦;嫦娥四号能着陆月球背面,全靠名为鹊桥的中继卫星, 月球背面挡着地球,没法直接通信,鹊桥绕着地月 L2 拉格朗日点飞,能同时看见地球和月球,2019 年还传回了第一张月球背面近景图。
解释一下所谓的拉格朗日点,就是大型天体之间的引力平衡点,我们的航天器能围绕这个点做稳定的飞行运动。地月间的拉格朗日点有5个,L1到L5,我们家中鹊桥是唯一围绕L2拉格朗日点飞的卫星。
现在再看月亮,总觉得它藏着好多没说透的秘密:玻璃球、宇宙音乐、月震的回响…… 不管是我们中国未来的探月计划,还是美国的阿尔特密斯计划,总有一天我们会解开更多谜团。下次抬头看月亮时,不妨多盯一会儿 。 说不定你看见的某片光影里,就藏着人类探月的下一个惊喜。
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