到月亮的背面看一看

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  新的月球观正在形成
  以前我们认为,月球是彻底无水的,是一个完全干燥的天体,但现在我们认为月球可能是潮湿的。特别是在月球南北极的深坑里,太阳永远照不到的地区(我们称之为永久阴影区),这样的地方可能会有水冰,并且科学家已经探测到了大量的证据。以前我们认为月球已经完全冷却了,但是现在我们又发现月球内部可能仍然有一些温热的地方。以前我们认为月球在30亿年前已经僵死了,但是现在我们发现了月球上最年轻的岩浆活动,这表明它没有死得那么早。
  嫦娥一号卫星上装载有微波探测仪,它可以通过微波波段观察月亮。因为微波的波长比我们看到的可见光的波长要长得多,所以,我们可以认识到月球更深层的一些东西的性质。这也是全人类第1次从微波波段看月亮。通过分析微波探测仪采集到的数据,我们得到了第1幅全月球的微波图像。嫦娥二号上的微波探测仪的分辨率更高,所以我们可以更清楚地看到月球上的热分布情况。
  从图l中可以看出,白天的时候,月球有些地方会特别热,就是那些暧色调的地方:晚上的时候,有些地方会特别冷,就是那些冷色调的地方。我们在月球上发现了很多的热区和冷点,然后研究分析其中的原因。为了解决这个问题,我们需要借助其他数据分析。比如,我们用到了氧化亚铁和二氧化钛这些金属元素含量的分布数据,佐证那些热的地方实际上是白天吸热能力比较强的地方,也就是钛铁矿含量比较高的地方;那些晚上比较冷的地方,实际上是石块含量比较高的地方。你如果去过沙漠或沙滩,那么多半会有一个感觉:白天太阳晒得特别烫的石头,晚上冷的往往也是它。根据这些,我们可以研究月球表面土壤的厚度,以及土壤的一些性质。
  神秘的月球背面
  月亮背面到底是什么样子的?月亮的背面跟它的正面真的不一样,主要体现在三个方面:第一,月亮背面的月壳更厚一点;第二,它更古老一点,撞击坑会更多一点;第三,它的月海更少,整个月球上有22个月海,其中19个在月球正面,月球背面只有3个月海。什么原因造成了月球正面和背面的差异?这也是科学家一直希望探究的问题。
  图2右下角的这个圆圈所指之处,是整个太阳系里面最大、最深的盆地,叫艾特肯盆地。嫦娥四号就着陆在这个盆地里的冯·卡门撞击坑,此前这个地方是没有航天器着陆过的。最神奇的是,这个地方虽然最大、最深,却没有岩浆冒出来,所以科学家希望研究它为什么是这样子的。为了让大家能够了解更多关于月球的知识,对月球产生更大的兴趣,我制作了一幅《月球全图》(见图3),希望大家可以通过这幅图学习有关认识。
  科学家不仅要探索未知,更要传播真知。中国科学院国家天文台在贵州省建设了全世界最大的射电望远镜“中国天眼”,也是从微波波段探测宇宙的。在地球上探测宇宙,会受到地球上很多“噪声”的干扰,所以,这个望远镜听到的绝大部分“声音”,其实是“噪声”,我们需要从“噪声”里面分辨出、探测到来自宇宙的“声音”。如果是在月球背面的话,这些担忧完全不足为虑,因为地球上的无线电噪声无法到达月球背面,所以月球背面是一个无线电的宁静区。如果在那个地方架设射电望远镜的话,我们就可以听到宇宙呼吸的“声音”,获取到宇宙更暗弱的信号。
  人类走向深空的跳板
  进入新世纪以来,人们对月球的认知跟上世纪七八十年代相比,已经发生了很大的变化。以前它被当作太空争霸的一个制高点,现在它是人类走向深空的一个中转站和跳板。重返月球现在已经成为世界各国的共识。
  第一,欧洲空间局提出了建设月球村的计划,希望借助世界各国的努力,在月球上建设一个国际化的村落,一个共同的月球基地。美国宇航局认为,以月球作为演练场,演练人类在月球上的生活,下一步就可以从月球出发去往火星。第二,就不得不说SpaceX了,马斯克把月球的旅游船票都卖出去了。很快,中国的嫦娥五号将从月球上采集样品并回到地球。下一步,我们将进入载人登月和建设月球基地的阶段。
  同时,世界各国也在寻找月球基地应该建在什么地方。因为月球上的1个昼夜正好是27天,就是有13天半是白天,13天半是晚上。晚上的时候,月球上没有电力,没有保暖,对人类的居住是非常不利的。科学家已经选择了几十个月球基地的选址场所。如果在月球的南北极的高山顶上建设月球基地,那就不用再担忧了,因为那个地方是永久有光照的,这样人类在月球上就不用经受漫漫长夜了。
  月球之春已来到
  2019年1月15日,嫦娥四号生物科普实验载荷项目团队发布消息称,搭载的棉花种子在荒芜的月球上长出了第1片嫩芽。在这个寒冷的冬天,在地球上收到月球之春的消息,让人倍感温暖。
  月球上的环境对生命是很严酷的。不僅昼夜温差大,而且被阳光照到的一面和背阴的一面温差也很大,甚至可以达到两三百摄氏度。因为罐子中没有空调,所以只能通过冷热片传导热量进行温度调节,将罐子里的温度控制在二三十摄氏度的室温下,“蒙骗”植物,让它们以为春天来了,然后开始萌芽。除了温度之外,阳光也是植物生长所必需的。罐子里没有灯,用的是月球上天然的太阳光,密封的罐子是铝合金制成的,通过在罐子顶部开口,利用光管技术,把阳光引入到罐子中。同时,这也对罐子的密封性提出了挑战。水是生命之源。科普载荷携带了18毫升水,当嫦娥四号在月球表面着陆之后,通过水泵将水浇到植物种子上,促使植物发芽。
  嫦娥四号搭载的科普载荷实际上是一个密闭的生物系统,里面有土豆、拟南芥、油菜和棉花4种植物,它们吸收阳光、水、二氧化碳,产生氧气,合成有机物;昆虫果蝇担任消费者的角色,负责吃掉植物;分解者角色是酵母,它分解有机物,释放出一定量的二氧化碳供植物呼吸。生产者、消费者和分解者,如果相互匹配得比较好的话,是可以在密闭状态下实现自我循环的。
  协调生产者、消费者和分解者三者的效率,在密闭生态系统中实现物质循环,为人类提供充足的食物来源和稳定的氧气供应,是一项十分必要的基础性工作。因为对载人深空探测来说,在从地球出发的漫长旅途中,以及在其他星球上拓荒的过程中,航天员所需的物资不可能都从地球上运过去,那样的代价太昂贵了。所以,原位资源利用将成为一项基础性的技术,利用其他星球上的资源生产氧气、水、食物等生命必需物资,同时生产火箭燃料和发射平台、基座等建筑材料。
  2019年是阿波罗登月50周年。50年过去了,再也没有人登陆过月球。但我想,我们离重返月球这个目标已经不远了。人类再一次重返月球之后,下一步将在月球上建设科研站,建设月球基地,实践和训练人类在月球上长期生活的技术。如果这个技术得到突破,下一步我们将会登陆到火星上,因为那是跟地球环境最为相似的行星,也是太阳系里唯一有可能实现大规模移居的星球。
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