“月球並沒有陰暗面，真的。事實上，它完全是黑暗的。”
——平克·弗洛伊德，《日蝕》
6月25日，一塊月球碎片墜落地球。
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這是一塊相當大的碎片：近兩公斤的岩石和塵埃，它們是由中國嫦娥六號著陸器從月球地殼中鑽取出來的，嫦娥六號著陸器在幾周前在月球表面著陸。這些樣本被裝在一個火箭發射的返回艙中，與月球軌道上的嫦娥六號母船會合，然後搭乘地球返回艙，踏上38萬公里的回家之旅，最終降落在內蒙古，供渴望的科學家們回收和研究。
這項壯舉與2020年嫦娥五號任務的月球樣本返回非常相似，但有一個非常重要的區別：這一次——事實上也是有史以來第一次——這些物質來自月球背面，月球背面始終背對著地球。這需要額外的步驟，例如使用月球軌道上的專用衛星來中繼通訊，但科學回報可能值得付出這些努力。研究人員希望這些具有歷史意義的樣本中的礦物質將有助於解開行星科學中一個長期存在的謎團：為什麼月球背面與其正面如此不同。
我們只能看到月球的一面，因為月球自轉一週所需的時間與它完成繞地球一週公轉所需的時間大致相同。這不是巧合；這與地球對我們天然衛星強大的潮汐影響有關。結果是，或多或少，我們可以將月球分為兩個半球：始終面向我們的那一側——正面——和始終背對我們的那一側——背面。
任何仰望過月球的人都熟悉月球正面的最突出特徵：許多大的、大致呈圓形的暗斑，映襯在更明亮的地形背景中。古代天文學家將這些暗淡的特徵稱為“月海”（拉丁語意為“海洋”），因為它們從地球上看像是水。然而，它們實際上是玄武質火山礦物——凝固的熔岩——形成的平原，這些熔岩很久以前從地表下噴發出來。月球正面較亮的區域是更古老、隕石坑密佈且反射率更高的高地，它們從平原中隆起。
天文學家長期以來一直認為月球大部分未被看到的一面也很相似。但太空時代的偵察打破了這些預期。1959年，蘇聯的月球3號探測器傳回了第一張月球背面的照片。儘管照片粗糙而模糊，但仍然足夠清晰地顯示出一種截然不同的景觀。月球背面幾乎全是崎嶇的高地，而月球正面廣闊的月海縮小到只有零星的暗斑。數十年的後續觀測只會加劇兩個半球之間令人震驚的不匹配。來自兩個繞月軌道執行的GRAIL（重力恢復與內部實驗室）探測器的重力資料例如表明，月球背面的地殼平均比月球正面的地殼厚約20公里。
為什麼兩個半球如此不同？人們很容易想到地球潮汐可能起了一定作用，但事情絕非如此簡單。
原因一定可以追溯到月球的誕生。目前被科學家廣泛接受的起源故事被稱為大碰撞假說（也稱為大飛濺，我更喜歡這個名字）。在這種情景中，一個火星大小的世界——天文學家稱之為忒伊亞，以希臘神話中蓋亞的女兒泰坦女神忒伊亞的名字命名——在地球形成後不久，即46億年前，以掠射角撞擊了地球。巨大的能量釋放撕裂了忒伊亞，使其核心沉入地球深處，並將其外層——以及大量的地球物質——噴射到軌道上。
所有這些過熱的岩石在太空中迅速冷卻，形成了月球。科學家們仍在爭論細節，但我們的衛星可能在短短幾個月到幾年內從碎片中聚合而成！那時，月球比今天離地球近得多，可能只有現在距離的十分之一左右——在漫長的歲月中，潮汐力逐漸將其推得更遠。
在如此近的距離下，兩者之間的潮汐相互作用非常強烈，新形成的月球的自轉可能在一年之內就被潮汐鎖定。這比地殼形成和凝固的速度要快得多，這意味著半球二分性不可能是由地球的潮汐引力引起的。當地殼最初冷卻時，一定發生了其他事情使背面變厚。
科學家們提出了一些想法；然而，沒有一個被證明與我們今天看到的二分性完全吻合。也許第二顆較小的衛星也從大飛濺的碎片中形成，最終它以緩慢的速度與較大的衛星相撞，並在背面覆蓋了更多的物質。也許新生月球內部翻騰的物理過程允許一側變得更厚。
然後在2014年，一組天文學家發表了一種新的、可以說更好的解釋。他們的罪魁禍首不是我們星球的潮汐，而是地球本身。
在所有研究年輕月球演化的模型中，沒有一個完全考慮到地球在月球天空中顯得無比巨大。月球形成後不久，地球離月球非常近，以至於從月球上看，它在天空中佔據了驚人的40度角直徑，覆蓋的天區面積是今天的20倍。
請記住，在那個時候，地球非常熱。忒伊亞的撞擊會蒸發我們星球的大部分表面，並融化剩餘部分。在許多世紀，甚至數千年裡，來自大約2000攝氏度沸騰岩石的熱量會烤焦新生月球的正面，將其溫度升高到大約1000攝氏度，而背面則會冷卻到寒冷的溫度。
這具有深遠的影響。早期，當月球仍然完全熔化時，它會有一個由白熾岩石和金屬組成的翻騰大氣層。鈣和鋁等耐熱元素具有非常高的沸點，並且會以氣體的形式留在月球炙熱的正面，而它們很容易在較冷的背面凝結。這些被風吹走的元素會與背面上的其他元素相互作用，形成相對較輕的礦物質，如長石，長石會漂浮在表面，逐漸形成背面較厚的地殼。
有趣的是，軌道調查確實顯示背面比正面有更多的長石。此外，這個過程可能還在正面集中了其他礦物質，包括放射性礦物質，這些礦物質會起到加熱那裡地殼的作用，並最終使岩漿爆發出來。這將淹沒正面大部分表面，形成暗淡的月海，同時使背面基本上沒有月海。
那麼，這是否解決了神秘的月球二分性問題？這是目前最好的想法，但當然需要更多的證據來支援它。一旦科學家對嫦娥六號帶回的背面物質進行詳細的化學分析，可能會提供一些線索。
這很有趣：有時人們稱月球背面為“陰暗面”，但這是一種誤解。在構成每個完整月球日一半的兩週陽光照射期內，它獲得的照明與正面一樣多。從這個意義上說，平克·弗洛伊德歌曲中的斷言是正確的。這個短語或許可以透過更詩意的解釋來挽回：“陰暗”面是我們對其瞭解較少的那個面。我們不太瞭解它，因為它從地球上看不到，而且在很大程度上仍未被探索。
但情況已不像以前那樣了。很快，我們應該就能得到自太空時代開始以來一直提出的問題的答案。我們已經繪製了月球背面的地圖，現在我們甚至有它的樣本可以研究。洞察之光即將出現，新的發現時代正在來臨。我們對月球背面的理解不會永遠處於黑暗之中。