“月球并没有阴暗面，真的。事实上，它完全是黑暗的。”
——平克·弗洛伊德，《日蚀》
6月25日，一块月球碎片坠落地球。
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这是一块相当大的碎片：近两公斤的岩石和尘埃，它们是由中国嫦娥六号着陆器从月球地壳中钻取出来的，嫦娥六号着陆器在几周前在月球表面着陆。这些样本被装在一个火箭发射的返回舱中，与月球轨道上的嫦娥六号母船会合，然后搭乘地球返回舱，踏上38万公里的回家之旅，最终降落在内蒙古，供渴望的科学家们回收和研究。
这项壮举与2020年嫦娥五号任务的月球样本返回非常相似，但有一个非常重要的区别：这一次——事实上也是有史以来第一次——这些物质来自月球背面，月球背面始终背对着地球。这需要额外的步骤，例如使用月球轨道上的专用卫星来中继通信，但科学回报可能值得付出这些努力。研究人员希望这些具有历史意义的样本中的矿物质将有助于解开行星科学中一个长期存在的谜团：为什么月球背面与其正面如此不同。
我们只能看到月球的一面，因为月球自转一周所需的时间与它完成绕地球一周公转所需的时间大致相同。这不是巧合；这与地球对我们天然卫星强大的潮汐影响有关。结果是，或多或少，我们可以将月球分为两个半球：始终面向我们的那一侧——正面——和始终背对我们的那一侧——背面。
任何仰望过月球的人都熟悉月球正面的最突出特征：许多大的、大致呈圆形的暗斑，映衬在更明亮的地形背景中。古代天文学家将这些暗淡的特征称为“月海”（拉丁语意为“海洋”），因为它们从地球上看像是水。然而，它们实际上是玄武质火山矿物——凝固的熔岩——形成的平原，这些熔岩很久以前从地表下喷发出来。月球正面较亮的区域是更古老、陨石坑密布且反射率更高的高地，它们从平原中隆起。
天文学家长期以来一直认为月球大部分未被看到的一面也很相似。但太空时代的侦察打破了这些预期。1959年，苏联的月球3号探测器传回了第一张月球背面的照片。尽管照片粗糙而模糊，但仍然足够清晰地显示出一种截然不同的景观。月球背面几乎全是崎岖的高地，而月球正面广阔的月海缩小到只有零星的暗斑。数十年的后续观测只会加剧两个半球之间令人震惊的不匹配。来自两个绕月轨道运行的GRAIL（重力恢复与内部实验室）探测器的重力数据例如表明，月球背面的地壳平均比月球正面的地壳厚约20公里。
为什么两个半球如此不同？人们很容易想到地球潮汐可能起了一定作用，但事情绝非如此简单。
原因一定可以追溯到月球的诞生。目前被科学家广泛接受的起源故事被称为大碰撞假说（也称为大飞溅，我更喜欢这个名字）。在这种情景中，一个火星大小的世界——天文学家称之为忒伊亚，以希腊神话中盖亚的女儿泰坦女神忒伊亚的名字命名——在地球形成后不久，即46亿年前，以掠射角撞击了地球。巨大的能量释放撕裂了忒伊亚，使其核心沉入地球深处，并将其外层——以及大量的地球物质——喷射到轨道上。
所有这些过热的岩石在太空中迅速冷却，形成了月球。科学家们仍在争论细节，但我们的卫星可能在短短几个月到几年内从碎片中聚合而成！那时，月球比今天离地球近得多，可能只有现在距离的十分之一左右——在漫长的岁月中，潮汐力逐渐将其推得更远。
在如此近的距离下，两者之间的潮汐相互作用非常强烈，新形成的月球的自转可能在一年之内就被潮汐锁定。这比地壳形成和凝固的速度要快得多，这意味着半球二分性不可能是由地球的潮汐引力引起的。当地壳最初冷却时，一定发生了其他事情使背面变厚。
科学家们提出了一些想法；然而，没有一个被证明与我们今天看到的二分性完全吻合。也许第二颗较小的卫星也从大飞溅的碎片中形成，最终它以缓慢的速度与较大的卫星相撞，并在背面覆盖了更多的物质。也许新生月球内部翻腾的物理过程允许一侧变得更厚。
然后在2014年，一组天文学家发表了一种新的、可以说更好的解释。他们的罪魁祸首不是我们星球的潮汐，而是地球本身。
在所有研究年轻月球演化的模型中，没有一个完全考虑到地球在月球天空中显得无比巨大。月球形成后不久，地球离月球非常近，以至于从月球上看，它在天空中占据了惊人的40度角直径，覆盖的天区面积是今天的20倍。
请记住，在那个时候，地球非常热。忒伊亚的撞击会蒸发我们星球的大部分表面，并融化剩余部分。在许多世纪，甚至数千年里，来自大约2000摄氏度沸腾岩石的热量会烤焦新生月球的正面，将其温度升高到大约1000摄氏度，而背面则会冷却到寒冷的温度。
这具有深远的影响。早期，当月球仍然完全熔化时，它会有一个由白炽岩石和金属组成的翻腾大气层。钙和铝等耐热元素具有非常高的沸点，并且会以气体的形式留在月球炙热的正面，而它们很容易在较冷的背面凝结。这些被风吹走的元素会与背面上的其他元素相互作用，形成相对较轻的矿物质，如长石，长石会漂浮在表面，逐渐形成背面较厚的地壳。
有趣的是，轨道调查确实显示背面比正面有更多的长石。此外，这个过程可能还在正面集中了其他矿物质，包括放射性矿物质，这些矿物质会起到加热那里地壳的作用，并最终使岩浆爆发出来。这将淹没正面大部分表面，形成暗淡的月海，同时使背面基本上没有月海。
那么，这是否解决了神秘的月球二分性问题？这是目前最好的想法，但当然需要更多的证据来支持它。一旦科学家对嫦娥六号带回的背面物质进行详细的化学分析，可能会提供一些线索。
这很有趣：有时人们称月球背面为“阴暗面”，但这是一种误解。在构成每个完整月球日一半的两周阳光照射期内，它获得的照明与正面一样多。从这个意义上说，平克·弗洛伊德歌曲中的断言是正确的。这个短语或许可以通过更诗意的解释来挽回：“阴暗”面是我们对其了解较少的那个面。我们不太了解它，因为它从地球上看不到，而且在很大程度上仍未被探索。
但情况已不像以前那样了。很快，我们应该就能得到自太空时代开始以来一直提出的问题的答案。我们已经绘制了月球背面的地图，现在我们甚至有它的样本可以研究。洞察之光即将出现，新的发现时代正在来临。我们对月球背面的理解不会永远处于黑暗之中。