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• 发布时间：2026-06-04 01:17:08
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昔人云“人生代代无限已经，江月年年望相似”，意指人们于地球上老是看到险些不异的月貌。这是由于月球的自转周期与公转周期相等，使患上它始终以统一面朝向地球。这类征象的成因与潮汐力激发的形变磨擦有关：初期月球自转较快，地球引力使其孕育发生潮汐隆起，月幔内部的磨擦耗散了自动弹能，终极自转周期与公转同步，实现了“潮汐锁定”。只管月球的自转及公转被彻底锁定，但因为其轨道为卵形，当月球处在近日点时，它的自转速率便追不上公转速率，是以咱们能看到月球东部至东经98°的区域；相反，当月球处在远日点时，自转速率比公转速率快，是以咱们又能看到月球西部至西经98°的区域，这类征象称为“天秤动”，使患上于地球上至多可不雅测到月球总外貌约59%的区域。

1959年10月4日，苏联发射了“月球3号”探测器，其重要使命是一窥月球反面。探测器于飞过月球反面时发还了29帧图象，笼罩了月球反面70%的区域。所合成的首张月违照片虽然有些恍惚，可是人们看到了月球神秘的反面——充满了高地及山脉，年夜面积且平展的“月海”仅有两处，显示出与月球正面彻底差别的地形特性。直到1968年的“阿波罗8号”使命环抱月球时，人类才直接用肉眼看到了月球反面。月球反面地形升沉不服，密集漫衍撞击坑，平展的月海面积远少在正面，从此引起“月球二分性”的相干摸索。

从遥感技能看月球正反面的差异

于月违样品返回以前，人们重要经由过程遥感技能摸索月球正反面的差异。成果显示，二者于地形地貌、矿物岩石构成、元素漫衍、月壳厚度以致岩浆勾当刻日方面存于显著差别。

一是地形地貌的差异，这是最直不雅的差异特性。环抱器拍摄的高清图象显示，月球正面漫衍着广漠的暗色平原——月海玄武岩，笼罩面积约占正面的30%，咱们熟知的“蟾宫”“玉兔”等月面意象均源在此；而月球反面的月海面积仅占1%——2%，绝年夜部门区域由坎坷的月陆（斜长岩高地）及密集的陨石坑组成，总体地貌更显“荒凉粗拙”。

二是矿物岩石的差异。光谱技能是辨认矿物岩石构成的要害手腕。差别矿物及岩石因化学身分与晶体布局差异，会对于光（电磁波）孕育发生怪异的接收、反射及发射特性，经由过程将不雅测光谱曲线与试验室中已经知矿物的尺度光谱库比对于，从而辨认出详细的矿物信息。因为月表泥土是多种矿物的混淆物，还有需经由过程繁杂算法反演各矿物比例。检测成果注解，月球正面主导特性岩石是月海玄武岩，要害矿物为高钙辉石及橄榄石以和钛铁矿；月球反面主导岩石为高地斜长岩，要害矿物以斜长石为主，含极少量的低钙辉石及橄榄石，反面岩石的反射率更高，是以看起来更敞亮。

三是元素漫衍方面的差异。元素构成的探测重要经由过程丈量特性γ射线及X射线实现。当元素受宇宙射线轰击或者自身衰变时，会发射特性射线，经由过程检测射线的能量与强度，可反演元素种类和含量。从特性性元素漫衍来看，数据显示，月球正面的巨年夜风暴洋地体内，富集钾、钍、铀等放射性生热元素；而这些元素于月球反面的漫衍则较着“贫瘠”。

四是月壳厚度方面的差异。月壳厚度可经由过程月震仪或者重力场数据得到，阿波罗使命部署的月震仪所记载月震波流传特征可以较为正确地计较出月壳厚度，虽然月震仪漫衍仅限在着陆区四周的几个特定点，但为全世界性要领提供了要害校准点。重力场与地形丈量法是全局性要领，基来源根基理是平衡赔偿理论，当卫星飞过月壳质量多余（如山脉）或者质量吃亏（如盆地）的区域时，其速率会被微小地转变。经由过程多颗卫星间的微波测距，可以绘制出月球重力场图，再经重力异样反演月壳密度漫衍来推算月壳厚度。成果显示，月球正面的平均月壳厚度为20——30千米，部门地域（如月海）可能更薄至小在10千米；而反面月壳平均厚度约50千米，部门区域（如南极——艾特肯盆地外围）甚至跨越80千米。

五是岩浆勾当方面的差异。岩浆勾当的时代，可经由过程撞击坑统计定年阐发得到。其基来源根基理是玄武岩喷出后会于盆地中形成一年夜片平原，经由过程统计其上堆集的撞击坑巨细及数目漫衍特性，联合返回样品得到的同位素春秋，从而得到一条对于应的曲线。经由过程统计未采样区撞击坑漫衍特性就能够按照曲线方程给出春秋预计。研究注解，月球正面年夜范围的月海玄武岩喷发约莫从39亿年前最先，最年青的月海区域春秋可以年青到12亿年，且存于几十处可能发生在1亿年摆布小范围的火山勾当；而月球反面的岩浆勾当重要集中于约莫35亿年前，最年青月海玄武岩区域春秋约莫为24亿年，显示月球反面的岩浆勾当住手患上更早。

从返回样品看月球正反面的差异

假如说遥感技能为“月球二分性”绘制了“全景图”，那末月球样品的试验室阐发则为破解谜团提供了“微不雅暗码”。

迄今为止，人类共完成10次月球采样返回使命，美国阿波罗规划6次、苏联月球号规划3次、中国嫦娥五号1次均收罗自月球正面。2024年，中国嫦娥六号初次将月球反面样品带回地球，为解析“月球二分性”之谜提供了史无前例的直接素材，从样品表不雅特性、玄武岩春秋、源区富集水平、源区水含量、月幔物理化学等多个维度，展现了正反面差异的深层成因。

从月壤表不雅特性来看，只管嫦娥五号与嫦娥六号均着陆在玄武岩区域，但月壤特性差异较着。嫦娥五号月壤总体呈深褐色或者黑褐色；而嫦娥六号月违样品颜色浅，斜长石含量显著增长、橄榄石含量年夜幅削减，注解该区域月壤较着遭到非玄武质物资的影响，颗粒来历也更为繁杂。布局方面，嫦娥六号月壤更为疏松，孔隙度更高，体密度仅为0.98克/立方厘米，较嫦娥五号月壤低约20%。

从岩浆勾当时间来看，来自正面的嫦娥五号玄武岩颠末切确定年，发明在20亿年前喷发，相较阿波罗时代经由过程样品阐发所认为的月球于30亿年前就住手了岩浆勾当，将月球岩浆勾当时限延续了10亿年，而此中发明的三颗火山玻璃证实1.2亿年前仍存于的小范围火山勾当，再次将岩浆勾当延续19亿年。反不雅嫦娥六号着陆区的玄武岩，经由过程撞击坑统计年夜概预计其春秋于24亿——31亿年之间，基本处在月违火山勾当的最年青端元，而颠末切确的同位素定年阐发，确定为28亿年前喷发，注解月违的岩浆勾当至少连续到28亿年前。整体来看，月违的岩浆勾当相较正面要更早竣事。

从月幔特性来看，经由过程对于玄武岩做进一步的元素含量及同位素阐发来探究熔融源区的特性，研究发明，20亿年前喷发的嫦娥五号玄武岩，其月幔源区已经吃亏放射性生热元素；而28亿年前的嫦娥六号玄武岩源区，是今朝已经知吃亏水平最严峻的区域。此前科学界遍及认为，放射性元素衰变所酿成的生热效应是月球维持内生岩浆勾当的缘故原由，这个发明推翻了以前的熟悉，迫使科学家寻觅新的岩浆勾当机制。

从源区水含量来看，对于玄武岩样品的熔体包裹体举行水含量阐发并推算月幔源区水含量特性，展现出嫦娥五号玄武岩源区于20亿年前仅含有约5微克／克的水，联合阿波罗使命返回的更老样品反应的月幔水含量，显示月球内部的水于履历一个逐渐变干的历程。而嫦娥六号玄武岩的阐发显示，月违月幔中水含量于28亿年前已经经降低到约1微克／克，显著低在正面。这注解这两期玄武岩的喷发也不是因为源区富集水而熔点降低酿成的。

从月幔物理化学特性来看，矿物身分阐发与计较显示，嫦娥六号玄武岩样品的结晶温度比拟月球正面的玄武岩样品低约100℃，且计较得到的月违的月幔潜能温度比正面低（正面约1500℃，反面约1400℃），显示月违内部更“冷”。经由过程对于比月球正面及反面玄武岩所反应源区的氧逸度，发明月球反面月幔氧逸度较着低在月球正面，显示了一个超还有原的特性。

综合来看，嫦娥六号样品展现的月违月幔，出现出“更干、更贫瘠、更冷、更还有原”的总体特性，与正面形成光鲜对于比。值患上留意的是，嫦娥六号采样区位在月球反面的南极——艾特肯盆地——这是太阳系已经知最年夜撞击布局之一，直径约2500千米，最年夜深度达13千米，最年夜落差16.1千米，面积相称在半个中国陆地。着陆区地点的阿波罗盆地月壳厚度仅约12千米，显著低在周边和月球平均值。经由过程样品阐发，科学家初次切确限制南极——艾特肯盆地形成在42.5亿年前；理论模仿进一步显示，这一巨年夜撞击事务可能致使月违的放射性生热元素向正面迁徙，也就能够注释为何月球正面岩浆勾当既多且连续时间长。是以，“月球二分性”成因除了了月球初期岩浆洋不合错误称结晶以外，南极——艾特肯盆地遭遇的庞大撞击事务也值患上将来投入更多的存眷。不外，鉴在嫦娥六号所着陆南极——艾特肯盆地的非凡性，今朝所不雅测的差异合用在盆地之下月幔应该是合理的，可是否可以推导到月违其他区域仍是一个不小的疑难。

嫦娥五号与嫦娥六号返回样品带来的新认知，为破解“月球二分性”之谜提供了主要线索。作为触及地质、化学、物理等多学科的繁杂科学问题，“月球二分性”的完备谜底仍有待摸索。跟着更多月球探测使命的实行及样品阐发的深切，科学家将连续揭开月球的神秘面纱，为理解太阳系初期演化汗青提供更坚实的依据。

（作者系中国科学院地质与地球物理研究所研究员）