关于月球的谣言你中了几个?
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2019年1月3日上午10点26分,中国发射的嫦娥四号探测器成功登陆月球背面,着陆点位于月球背面南极艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑。随后,玉兔二号月球车驶向月球表面,开展巡视探测。此次任务不仅实现了人类探测器首次登陆月球背面,还通过此前已经等候在地月之间的引力平衡点的“鹊桥”号中继卫星,首次实现了地球和月球背面之间的中继通信。接着,一批科学仪器开机工作,传回了月球背面的高分辨率影像。嫦娥四号登陆月球背面,不仅体现了中国在航天领域的技术能力,开辟了人类探索月球的新篇章,也是中国在科技领域创造的为数不多的人类首次。
看到月亮,你会想到什么
社会上流传着很多关于月球背面的阴谋论,各种谣言甚嚣尘上。2017年,有媒体报道,霍金说月亮的背面有外星人,但是经过求证,发现霍金并没有说过这句话。有人说,阿波罗登月是假的,是在摄影棚里面拍的。但是阿波罗登月工程有几百所大学、几十万人参与,前后经历了十几年的时间,为什么半个世纪过去了,这个秘密还没有被揭开呢?也有人说,现在世界各国都不再探月了,只有中国人往月球上一个接一个地发射探测器,但事实真的是这样吗?还有人说,月亮内部是空心的,因为敲了敲月球之后,里面发出砰砰的声音。但是,月亮这么大的一个球,你要怎么才能敲出声呢?
大家几乎每天都会看到月亮。虽然有时候看到的是满月,有时候看到的是上弦月、娥眉月,但一般都会联想到月亮上有玉兔、蟾蜍、嫦娥、广寒宫,还有吴刚在砍桂花树。
然而,在研究月球的科学家眼里,他们看到的月亮却是不一样的。比如,月球上有3个主要地质单元:月海、月陆和环形山。月海是月球上那些黑色的区域,是玄武岩的岩浆冷却之后形成的黑色石头;月陆是月球上那些白色的地方,是更古老的斜长岩。
月亮跟地球的大小对比是什么样的呢?月球的直径大约是地球直径的四分之一,月亮的表面积大约相当于中国陆地国土面积的4倍,约为3800万平方千米。
月亮到地球的平均距离约为38万千米,最近距离约为36万千米,最远距离约为40万千米。38万千米到底有多远呢?如果我们乘坐时速400千米的高铁去月球,只要40天就够了。如果是嫦娥一号、嫦娥二号去的话,速度会更快一点,只要几天就够了。把水星、火星、金星、木星、土星、天王星、海王星统统塞进月球和地球之间,正好塞满,这就是38万千米的距离。
破解月球4大谣言
第1个谣言是说阿波罗登月是假的。因为航天员在月球上拍的照片上,天空中没有星星。但是你要知道,航天员只能在月球上的白天登陆,这些照片是在月球上的白天拍的,那时的月球表面非常亮,而星星非常暗,你当然只能看到那些亮的东西,看不到暗的东西。
作为研究月球的科学家,我们发现,月球跟地球之间有很多不同。比如,月球上彻底没有液态水和空气,因此,月球的土壤和矿物都是在那种环境下形成的。月壤里的铁多是2价的氧化亚铁,而没有在充分氧化条件下形成的三氧化二铁。特别是月壤里还有天然的单质铁。地球上的单质铁在接触空气后很容易被氧化,生出铁锈来。但在月球上,单质铁可以长期存在。我曾经亲手感受过从月球上带回来的土壤,磁性非常强,用一颗磁铁吸引它,整坨土壤都会随着磁铁的移动而移动。
此外,月球上有几面激光反射镜,是登月航天员放在月球上的。我们从地球上打一束激光到月球上,激光反射镜就会返回来几个光子,根据光子返回来的时间可以计算出地球和月球之间的距离。我们发现,月亮正在逐渐远离地球,地月之间的平均距离每年增加3.8厘米。如果没有那些激光反射镜,我们是无法获得从月球上返回来的光子的。
同时,航天员还在月球表面埋设了地震仪,监测月球内部的震动。根据月球内部的震动,可以了解它的内部结构。监测结果发现,月球上每年会发生上千次地震,但震级很低,只有2 3级,主要是小天体撞击月球表面引起的。
除此之外,前几年有个月球勘测轨道器,拍到了月球表面非常高分辨率的图像,分辨率大约可以达到0.5米。从这些高分辨率的图像中,发现了阿波罗登月后留在月球上的登月舱、着陆器、月球车,甚至连航天员走过的路线和月球车开过的痕迹都还保留在月球上。
第2个谣言是世界各国都不探月了。为了回答这个问题,有人把从上世纪五六十年代开始一直到现在,所有的探月航天器都统计出来。结果发现,上世纪60年代末到70年代初,由于美苏都把月球作为太空争霸的制高点,纷纷发射飞往月球的航天器,造就了人类探月史上的第1个高峰。此后约有长达20年的时间,美苏两国都没有发射新的月球探测器。上世纪90年代特别是21世纪以来,世界各国重新对月球产生了强烈的兴趣,先后发射了10多个月球探测器。中国、印度、日本等国家纷纷加入探月队伍,这说明,其他国家不是不探月了,而是正在掀起新一轮的探月热潮。
苏联的航天器曾经8次登陆月球,都是不载人登月,其中包括2辆月球车。通过Luna 16、20、24号3次无人采样任务,采集了300克月球样品。在阿波罗登月前,美国实施了5次名为“勘测者”系列的月面软着陆探测任务,然后才实施载人登月任务。通过阿波罗11、12、14、l5、16、17号6次任务,12位航天员登陆了月球表面,带回来381.7千克的月球土壤和样品。在北京天文馆,还有一个阿波罗登月航天员带回来的岩石样品。
阿波罗时代之后的首次航天器登月,是中国的嫦娥三号实现的,着陆在月球正面雨海西北部的虹湾地区。所有这些任务的登陆点,都位于月球正面,特别是北半球的区域,我们称之为阿波罗带。
2007年,中国发射了第1颗月球探测器嫦娥一号,随后发布了第1幅月球图像。发布之后,有一些人质疑说这幅图像可能是错的,甚至有人质疑说嫦娥一号是假的。因为月球图像上多出来1个撞击坑。其实,月球图像并不是像我们看到的那样,是一幅一幅拍的,而是沿着航天器的飞行轨迹,一轨一轨地拍出来的,传到地面后,再把这一轨一轨的图像拼接在一起,才能形成一幅完整的月球图像。但是,不同轨道的图像在拼按时,会产生一些错位的现象。后来,中国探月团队用更多的月球探测器获得更大的成功,来回应这些质疑。
第3個关于月球的谣言是月球背面有外星人。有人声称,他们拍到了在月球上的外星人、金字塔、UFO,甚至长达4000米的宇宙飞船。如果把这些图片进一步放大,你会发现它们都是伪造出来的。实际上,月球背面有外星人的谣言已经存在了几百年,主要原因就在于我们在地球上看不到月球的背面(详见本刊2018年4月《月球谣言为什么总让霍金背锅?》)。
第4个有关月球的谣言是月球内部是空心的。我们常说,上天容易入地难,在地球上入地三尺都非常困难,更何况在月球上要用机器在无人值守的情况下打钻,可以想象,这是非常艰难的。但要了解月球内部,科学家也有办法,第1个办法是在月球上埋设月震仪,通过地震波的反射,了解月球内部结构和物质成分。也可以通过热流探针,探测月球内部释放出来的热量,从而了解月球内部的能量分布。第2个办法是通过精确测量航天器在月球上空飞行的轨道高度,了解月球内部的情况。因为航天器在月球上空飞行的时候,会受到月球对它的引力。如果在航天器下方月球上的某一个区域的物质密度比较高,那么对航天器的引力就会增大,轨道高度就会下降一点。如果航天器下方的月球物质密度比较低,那么对航天器的引力就会减小,它的轨道高度就会上升一点。我们发现,月球上有些地区的内部物质密度较高,就跟人长了“瘤子”一样,我们叫它质量瘤。虽然月球上有些地区的物质密度会小一点,但这并不代表月球内部是空心的。月球是实心的,就像地球一样,月球内部大致可以分为月壳、月幔、月核3个部分。
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