月球的确是个神奇的存在
白天红日高悬，夜晚明月普照，已是人类最为普遍的认识，但有没有想过，太阳、月亮、地球间存在着极为奇妙的联系。
月球离地球，平均距离约为38万公里。太阳离地球，平均距离约为1亿5千万公里。两两相除，可以得到太阳到地球的距离约为月球到地球的395倍远；而太阳直径和月球直径，两两相除，得出的数字也大致如此。
几乎相同的倍数，距离抵消了大小，于是乎，在人们的视野里，太阳和月亮这两个天体在地球上空看起来，它们的圆面就变得几乎是一样大了。
这个现象是自然产生的，还只是一种巧合？
从地面上看过去，两个约略同大的天体，一个管白天，一个管夜晚，太阳系中，还没有第二个同例。着名科学家艾西莫夫曾说过：“从各种资料和法则来衡量，月球不应该出现在那里。”他还说，“月球正好大到能造成日蚀，小到仍能让人看到日冕，在天文学上找不出理由解释此种现象，这真是巧合中的巧合。”
与其他行星的卫星相比，月球似乎显得有些大，用数据来说话：地球直径12756 公里，卫星月球直径3467 公里，是地球的27%；火星直径6787公里，有两个卫星，大的直径有23公里，是火星的0.34%；木星直径142800公里，有13个卫星，最大的一个直径5000 公里，是木星的3.5%；土星直径120000 公里，有23个卫星，最大的一个直径4500公里，是土星的3.75%……
看一看其他行星的卫星，直径都没有超过母星的百分之五，但是我们的月球却大到百分之二十七，这样比较之后，貌似感觉月球实在大得有些“不自然”。
自1969年阿波罗号飞船登陆月球后，人类首次从月球表面采集到岩石标本，通过对月岩进行年代分析，发现月岩非常古老，有许多岩石的年代超过地球上最古老的岩石。根据统计， 发现99％的月岩年龄超过地球上90％的岩石。
科学家还进行了月震的实验。通过放置在月球上的月震仪测得月球表面的震动，这个震动持续超过十五分钟，就像用锤子用力敲击大钟一样，震动持续很长时间才慢慢消失。当人们用力敲击一个空心铁球时，会发出嗡嗡而持续的震动，而敲击实心铁球的时候，只会维持短暂的震动，时间不长就停止了。这个持续震动的现象让科学家开始设想月球是否是空心的。
一个实心的物体遭受撞击时，可以测出两种波，一种是纵波，一种是表面波，而空心的物体只能测到表面波。“纵波”是一种穿透波，可以穿透物体，由表面的一边经过物体中心传导到另一边。“表面波”如同它的名字一样，只能在极浅的表面传递。但是，放置在月球上的月震仪，经过长时间的记录，都没有记录到纵波，全部都是表面波。根据这个现象，科学家有个大胆的假设：月球可能是空心的。
相比地球上的陨石坑，月球上的陨石坑都比较浅，通过对月球土壤样品的分析检测，发现含有地球上极稀有的金属元素，如钛、铬、钇等，大部分是一种很硬的金属成分，就是用来建造太空船的“钛”金属。难怪会这么坚硬了。所以月球的整体构造可以说就像是一个空心的金属球。这些金属都很坚硬、耐高温、抗腐蚀。难怪陨石坑都很浅。月球从构造上来说，可能是一个巨大的空心金属球。
从月球表面的特点来看，月球正面比较光滑，大多数月海都是在月球的正面，背面则是密密麻麻的环形山，使得月球能以非常高的效率反射太阳光，成为夜空中最耀眼的主角。
月球的背面究竟是什么样
人类已经六次登月，100多次探测月球，其中阿波罗8号宇航员以及之后登月的阿波罗宇航员都飞到了背面，在月球上空，人类亲眼看到了月球之背的荒凉景象。
中科院中国天文台研究院、行星专家郑永春说，进入本世纪后，美国、中国、印度、日本、欧洲的月球探测器又对月球进行了更高分辨率的详细探测。自2003年以来，包括嫦娥一号、二号、三号在内的多个月球探测器飞临月球，获得了月球背面的大量探测数据，包括地形地貌、物质成分、表面环境等详细信息。均没有发现任何人工建筑物或人为活动的痕迹。
据郑永春介绍，从整体上，月球表面可分为月海和月陆两大地理单元。
月海是指月球上大片颜色较深的黑斑区域，实际上是一些宽广的平原，一滴水也没有。这些区域对太阳光的反射比较弱，看上去比周围更暗一些，很像地球上的海洋，约占月表面积的17%。月球上共有22个月海，其中19个分布在月球的正面，约占整个正面半球表面积的一半。
月海是月壳形成后，内部岩浆涌出月表，填充低洼盆地后形成的大型平原。月海平原大多为山脉所包围，类似于地球上的盆地，具有圆形封闭的特点。月海的地势比月陆要低得多，如静海和澄海比月球平均水准面约低1700米。最低的是月海，比月球平均水准面低6000多米。
除月海外，月球上颜色较浅的部分类似地球上的“陆地”，称为月陆。根据月球形成的大碰撞学说，46亿年前，一颗火星大小的天体撞击原始地球，撞击抛射物质在地球轨道形成了月球。月球形成后出现全球性的岩浆熔融，熔融岩浆在冷却过程中发生结晶和分异，密度较重的物质被下沉到月幔，而密度较轻的物质漂浮在月球表面，冷却凝固后形成了古老的月壳。月海则是在月壳形成后，从月壳裂缝中涌出的岩浆形成的。因此，月陆比月海更古老。
月陆的反射率较高，看上去比较明亮。整体上，月陆面积约占月球表面积的83%。月球正面的月陆与月海面积大致相等，但月球背面月陆占据着绝对主导地位。
不管是月海还是月陆，整个月球表面都分布着密密麻麻的撞击坑，记录着40多亿年来小天体撞击月球留下的痕迹。月球表面越古老，撞击坑分布密度越大。月球背面月陆面积占绝对优势，因此月球背面的撞击坑密度更高，地形更崎岖。
“嫦娥”要去月球背面看看
我国深空探测任务细节近日首度公开，有关方面宣布，2018年我国将发射嫦娥四号，将抵达人类探测器未曾触及的月球背面。目前，探测器研制进展顺利。
嫦娥四号，原本是2013年12月在月球表面成功实现软着陆的月球探测器嫦娥三号的备份。在嫦娥三号任务圆满成功后，科研人员为嫦娥四号赋予了新的任务，这就是，要抵达月球的背面。
郑永春介绍，因为月球背面地形复杂，地势崎岖，嫦娥四号陆区的选择将是一个重要问题。此外，通信也是一个考验，如果是飞行在月球上空数十至上百千米高度的探月卫星，在通信中断的情况下，还可以依照惯性保持原姿态继续飞行。而在月球背面飞行和着陆的探测器，由于月球本身的阻挡，不能直接和地面进行无线电通信。地面控制人员无法了解到飞船的运行状况，也无法把测控信号传输给飞船进行各种操作。
若是月球车或者登月舱要成功着陆在月球背面，需要实时测量飞行轨道，发送测控信号以调整降落速度和着陆姿态，才能实现安全着陆。因此，要确保嫦娥四号在月球背面安全着陆，首先需发射一颗中继卫星，建立探测器和地面之间的通信联系，通过中继卫星传输数据和发送测控信号。
据国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠介绍，着陆在月球背面，通信只能靠中继星，因此我们在地月L2点专门放置了中继星，进行通信。同时利用月球背面非常好的电磁环境，在全球首次开展低频探测的工作，这些都是原创性成果。
登陆月球背面后，将会开展哪些科学研究？郑永春从科学家的角度分析，对天文学研究而言，月球背面是一片难得的宁静之地。接收遥远天体发出的射电辐射，是研究天体的重要手段，称为射电观测。地球上的电磁环境会对射电天文观测产生显著干扰，所以天文学家一直希望找到一片完全宁静的地区，用来监听来自宇宙深处的微弱电磁信号，为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。
除此之外，月球背面更为古老，保留着更为原始的状态，具有不同于月球正面的地质构造，对研究月球和地球的早期历史具有重要价值。
在月球背面探测方面，地形测绘仍然是基础目标。与月球正面着陆区不同，月球背面的探测对象和科学目标也将有所改动。比如，用于观测地球等离子体的极紫外望远镜，在月球背面将无法再看到地球；月球尘埃作为月面探测面临的首要环境问题，是未来月面探测的关注点之一。
据国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠透露，嫦娥四号将首次把以重庆大学牵头的科普载荷——月面微生态圈送入月球表面，同时搭载了哈工大的两个微型小卫星和中山大学的激光角反射镜，整个任务还是很复杂的。他表示，除了探索未知的月球背面以外，嫦娥四号搭载的“乘客”要比嫦娥三号更多，依靠这样一个平台，来推动空间技术的创新。
本报记者 蔡文清 J177
