为何中美竞相登录月球背面

穿越的乔治 2024-05-08 21:11:58

2024年5月3日,中国嫦娥六号向月球出征,目的是再次在月球背面降落,从月球背面采样并送回地球。此为期53天的任务将探索南极-艾特肯盆地(South Pole-Aitken basin),研究其地质和地形,并从陨石坑的不同地点收集样本送回地球。此举将使中国成为地球上第一个拿到月球背面地质样本的国家。

月球背面,远处是地球。

南极-艾特肯盆地是月球上最大和最古老的陨石坑,横跨月球表面的近四分之一,直径约2500公里,深度超过8公里。目前,全球的科学家们希望嫦娥六号在月球背面取得的样本成功返回地球,这将有助于揭开神秘的月球背面的地质构成。

“月球的背面与正面有很大不同,”中国国家航天局副总设计师李春来说。“背面基本上由古老的月球地壳和高原组成,所以那里取得的样本可以回答很多问题。”

月亮背面并不“黑暗”

在4月17日的美国宇航局预算听证会上,国会议员戴维·特隆(David Trone)问美国宇航局局长比尔·纳尔逊(Bill Nelson),为什么中国要向月球的“背面”发送任务。

“他们将着陆在月球的另一侧,那里总是处于黑暗中,”尼尔森回答道。“但我们不打算去那里。”

月亮背面,也就是一直背对着地球的那一侧,常被称为“月亮的黑暗面”,这个称法来自于 1973 年平克·弗洛伊德 (Pink Floyd) 的同名音乐专辑《月之暗面》。

虽然从我们的角度来看,月球的背面看起来很暗,但它就像月亮正面一样,同样在经历着月球的白天和夜晚,并存在充足的照明。月亮总是以同一侧面向地球,这是因为月球绕地球完成一次公转所用时间等于绕自己轴心自转的时间:都是约 27 天。

人类总是想知道山的另一边是什么,以及你看不见的部分,所以一种自然的心理动机。当然,人类已经从月球背面取得了大量图像,所以从某种意义上说,它并不神秘。

美国宇航局的月球勘测轨道飞行器,已经在月球轨道盘旋多年并记录了大量月球图像。2019年从嫦娥四号上向月球背面释放了玉兔二号月球车,位置是在南极-艾特肯盆地内,这里是松散岩石和尘埃沉积物所在地。

玉兔二号月球车在2019年登录月球背面

但是,将月球背面样本送回地球,使用最新和最灵敏的技术分析月球背面样本,从而有可能揭示月球是如何形成的,以及为什么月球的正面与背面如此不同。

月球背面之迷

尽管美国阿波罗系列任务中有六次收集了月球相关的轨道数据和月球地质样本(仅限于月球正面),但科学家们至今并没有确切的科学依据来解释月球背面与下面为何截然不同。

1959年,苏联派出了一个探测器飞越月球的背面,并为人类拍摄了月球背面的第一张照片。这使我们看到了那个完全不同的月球背面:看上去远比正面更厚的外壳,布满了环形山口,并且完全没有被火山熔岩流覆盖。说明背面与正面有完全不同的演化经历。

虽然目前人类科学家们认为我们已经理解为什么月球的一侧总是面向地球。但无法解释为何会这样?

有一种理论认为这可能与月球的不对称性有关。但为何月球面对地球的一面和另一面存在一些不对称,究竟是什么导致了这些不对称?人类知之甚少,是一个巨大的科学问题。

NASA运行在月球轨道上的探测器,得到的数据显示,面对地球侧的地壳更薄,火山沉积物更多,这里有不同于地球的地理化学构成,带有一些奇怪的额外发热元素。但人类目前没有合适的理论和模型进行推测和解释。

嫦娥六号任务月球探测器于5月3日从文昌发射升空。

破解月球密码

对于月球,最基本的问题是其如何形成的。目前流行的理论是,某种物体撞击了早期地球,地球上的一大块飞出去形成了现在的月球。科学家们还想知道月球的原始地壳是如何形成的。火山喷发物质流淌在月球上形成了深色斑块,而表面较亮的部分则是月球的原始地壳。

目前理论认为月球在其历史上某一时刻完全熔化,是岩浆海洋。当岩浆凝固时,矿物质漂浮到了表面,就形成月亮表面我们所看到的颜色较淡、较亮的区域,一直延伸到月亮的背面。

同时,人类企图通过对月球表面上密布的撞击陨石坑的研究,来探索太阳系早期地球上生命开始形成的演变过程。因为当陨石撞击发生在月球上时,撞击肯定也同时发生在地球上。因此,当人类登录月球,实地观察研究这些古老的陨石坑撞击,也会对地球上曾经发生过的事情有所启示。

美国将通过阿尔忒弥斯计划将人类降落在月球南极的月球正反面交界过渡区域进行采样勘探,这有助于彻底了解完整的月球形成。NASA委托设计了一个名为Endurance的月球车,该月球车将穿越南极-艾特肯盆地进行长途驾驶,以收集数据和样本,然后将它们运送到月球南极附近的阿尔忒弥斯任务着陆点,宇航员初步研究样本后以确定将哪些样本磅回地球。

中美两国当前积极前往月球背面,进行南极-艾特肯盆地进行探索,是解决众多有关月球谜团的开始。虽然研究人员认为他们已经知道陨石坑的形成时间,可能是43亿至44亿年前,但只有在收到背面实际的样本后,才能得到更确切的信息,或许更会有完全颠覆性的信息。假如背面收集到的岩石样本高达80亿年,那全球科学家就会认为上帝一定是存在的了。

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