在人类探索月球的历程中,关于月球背面的阴谋论和谣言甚嚣尘上,阿波罗登月是假的?世界各国都不探月了?月球背面有外星人?月球内部是空心的?月球背面也因此得名“月之暗面”。
奔赴月球,探索月球,中科院国家天文台研究员、中国首位卡尔·萨根奖得主郑永春为大家带来演讲《到月亮的背面看一看》。
以下为郑永春演讲实录:
大家好,欢迎大家来到七七剧场,听我来讲一讲月亮背后的故事。我叫郑永春,来自中国科学院国家天文台,因为我的主要研究对象是月亮和火星,所以也有人叫我“火星叔叔”。
月亮的背面有什么呢?有人说霍金告诉我们月亮的背面有外星人,但是实际上霍金并没有说过。关于月亮的谣言有很多,有人说,阿波罗登月是假的,是在摄影棚里面拍的。但是这有一个疑点,阿波罗登月工程有几千所大学、几十万人参与,经历了将近十几年的时间,为什么半个世纪过去了,这个秘密还没有被揭开呢?
有人说,世界各国都不探月了,只有中国人往月球上一个接一个地发射探测器,真的是这样吗?
有人说,月球背面发现了很多在百慕大失踪的船舶。也有人说,月亮是空心的,因为敲了敲之后里面有砰砰的声音,但是月亮这么大的一个球,你是怎么敲的呢?
在研究月球的科学家眼里,我们看到的是月球上的月海、月陆和环形山,它们是月球主要的三个地质单元。400年前伽利略把望远镜对准月球的时候,他看到一块块黑乎乎的地方,他以为那像地球上一样是海洋,所以他命名为“云海、澄海、静海、风暴洋”,这些都是海的名字。但后来我们发现,它们其实是黑色的石头。
大家看到月亮的时候一定会想,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,月亮的表面积相当于中国国土的四倍,是3800万平方千米,而月亮到地球的距离是38万公里。
38万公里到底有多远呢?我算了一下,如果我们坐400公里时速的高铁去月球,只要40天就够了。如果嫦娥1号、嫦娥2号去的话,它的速度会更快一点,只要几天就够了。
· 壹
关于月球的谣言,首先我来解释一下阿波罗登月。有人说这是假的,因为我们看到阿波罗登月拍的月球上的照片,夜空中没有星星,所以说它是摄影棚里面拍的。但是,这些照片是在月球上的白天拍的,月球上的白天当然看不到星星。在地球上,白天也看不到星星。
作为一个研究月球的科学家,我们发现,月球跟地球之间有很多不同,比方说,月球上是彻底没有液态水、没空气、没氧气,因此,月球的土壤和矿物都是在没有液态水、没有氧气、没有空气的情况下形成的。月球的土壤里面,还有一种金属铁,天然的单质铁,铁一旦接触地球上的空气和水的话,它马上就会氧化成铁锈。但是,在月球上它就可以长期存在。我曾经亲手感受过从月球带回来的土壤,磁性非常强,用一颗磁铁来吸引它,整坨土壤会随着磁铁的移动而移动。
此外,月球上有一面激光反射镜,是“阿波罗”的航天员放置在月球上的。我们从地球上打一束激光到月球上,那个反射镜就会返回来几个光子,根据光子返回来的时间,我们就可以计算出来地球跟月球之间的距离,最近是36万公里,最远是40万公里。而且月亮正以每年三厘米的速度逐渐远离我们地球。如果没有那个激光反射镜,我们是无法得到返回来的光子的。
月球上还有地震仪,会监测月球的震动,我们根据月球的震动,能够了解它内部的结构。前不久,航天器拍到月球表面非常高分辨率的图像,大约可以达到0.5米分辨率,地球上的遥感卫星有时候也达不到这么高的分辨率。这些高分辨率的图像显示了阿波罗登月之后的登月舱、着陆器、月球车,连航天员走过的路线和月球车开过的痕迹,都还在月球上。
· 贰
第二个有关月球的谣言是,有人说世界各国都不探月了。在上世纪的60年代末到70年代初,由于美苏争霸,大量的探月航天器探测月球,这是人类探月的第一个高峰。阿波罗登月成功之后,一直到上世纪的90年代,大概长达20年的时间,世界各国都很少再探月了。但是上世纪90年代特别是21世纪以来,世界各国又对月球产生了强大的兴趣,越来越多的航天器登陆了月球,包括中国也成为探月新的一员。这表明,我们不是不探月了,而是新的重返月球的热潮正在掀起。
我们看到,它们都位于月球正面,特别是北半球的区域,我们称之为阿波罗带。其中还有一个是中国的嫦娥三号,它登陆在雨海的西北角的虹湾。阿波罗十一、十二、十四、十五、十六、十七共六次任务,12位航天员登陆月球,带回来了381.7公斤的月球土壤和样品,其中在北京天文馆还有来自于阿波罗登月的一个样品,大家有兴趣可以去看一看。
2007年,中国发射了第一个月球探测器嫦娥一号,嫦娥一号发布了第一幅月球图像,发布的时候有很多人质疑说这幅图像可能是有错,也有人质疑说嫦娥一号是假的。因为月球的图像是一轨一轨拍出来的,我们在地面上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,但是这些图像在拼接的时候,会产生一些错位的现象,这就是为什么会有人来质疑说嫦娥一号的图像是假的。但是,我们也没有必要来回应这样的质疑,我们用嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号更多的探月器,获得更大的成功,来回应这些质疑。
· 叁
第三个有关月球的谣言是,有人说月球背面有外星人,他们拍到了外星人在月球上,拍到了金字塔、UFO、甚至长达4000米长的宇宙飞船,甚至还有人在月球上晒太阳。
但是,如果你把这些图像进一步放大,你会发现这些图片都是PS出来的。
我们在地球上为什么看不到月球的背面?是因为地球跟月球之间实现了潮汐锁定,这就像我跟你之间有一个吸引力,但是我前胸受到的吸引力跟后背受到的吸引力是不一样的,就会导致每天像是有人在牵扯我,慢慢会让我的自转和公转同步,所以在地球上,我们始终只能看得到月球的正面,看不到月球的背面。
但是,这种潮汐锁定实际上在太阳系的天体里面是非常普遍的,比方说,太阳和水星之间,行星和卫星之间,太阳系外的其他的恒星和行星之间,都会有这样的潮汐锁定现象。月亮的引力会引起地球上每天两次涨潮,两次退潮,我们称之为潮汐。不仅地球上的海洋会有潮汐,其实地球上岩石圈每天也会起伏60厘米,这叫固体的潮汐。
· 肆
第四个有关月球的谣言是,有人质疑说,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无人打钻,可以想象,这是非常艰难的。
但是科学家有办法,第一个办法,就是我们可以在月球上埋设月震仪,然后通过地震波的反射,来知道内部的结构。
还有一个办法,航天器在月球上空飞行的时候,它会受到月球的引力。如果在航天器下面,月球的某一块区域质量比较大、密度比较高,那么航天器的轨道就会下降一点,因为此时月球对它的引力会大一点。如果下面是比较空一点的,那么它的轨道就会上升一点。所以通过分析航天器在月球上空飞行的高度,我们就可以知道月球内部的结构和它的物质成分,我们就会知道月球实际上有些地方质量比较密集,跟人长瘤子一样,我们把它叫质量瘤。虽然月球上有些地方会比较疏松一点,但这并不代表月球内部是空心的,月球是实心的。
以前我们认为,月球是彻底无水的,是一个完全干的天体,但我们现在认为,可能月球是潮湿的。特别是在月球南北极的深坑里面,太阳永远照不到的地区,我们叫永久阴影区,这样的地方可能会有水冰,并且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,但是我们现在又发现,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,这表明它没有死得这么早。
嫦娥一号和嫦娥二号的卫星上有一个微波探测仪,它可以通过微波波段来看月亮。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,我们就可以认识到月球更深层的一些东西的性质。这也是全人类第一次从微波波段来看月亮。
通过分析微波探测仪采集到的数据,我们得到了第一幅全月球的微波图像。
到嫦娥二号的时候,因为分辨率更高,我们可以更清楚看到月球上的热分布情况。
我们看到,白天的时候,有些地方会特别热,就是那些暖色调的地方。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,然后我们分析它为什么白天会热,为什么晚上会冷。为了解决这个问题,我们需要借助于其他数据来分析,比方说,我们就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,来佐证那些热的地方,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。
如果大家去过沙漠或沙滩,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,我们就可以研究月球表面土壤的厚度,以及土壤的一些性质。
月亮背面到底是什么样子的?这就是我们真正看到的月亮的背面。
它跟正面真的不一样,主要体现在几个方面:第一个,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,月球背面只有三个月海。
什么原因造成了月球正面和背面的差异?这也是科学家希望探究的一个问题。
我请大家留意的是这边右下角的一个圆圈,它是整个太阳系里面最大的、最深的盆地,叫艾特肯盆地。而我们的嫦娥4号着陆在这个盆地里面的冯卡门撞击坑,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,科学家希望来研究它为什么是这样子的。
为了能够让大家对月球产生更大的兴趣,了解更多关于月球的知识,我就制作了一幅《月球全图》,希望大家每天晚上都可以通过这幅月亮全图,去学习有关月亮的认识。
我觉得,科学家不仅要探索未知,更要传播真知,这是科学家的两大使命。大家也知道,中国科学院国家天文台在贵州省建设了一个全世界最大的中国天眼,实际上是射电望远镜,也是从微波波段来探测宇宙的。
在地球上来探测宇宙,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”,我们要从“噪声”里面来探测到来自宇宙的“声音”。
如果是在月球背面的话,这些担忧完全不足为虑,我们地球上的无线电噪声完全没有办法达到月球的背面,所以,月球背面是一个无线电的宁静区,如果从那个地方来架设射电望远镜的话,我们就可以听到宇宙呼吸的“声音”,所以我们能听到宇宙更暗弱的信号。
从新世纪以来,我们对月球的认知已经跟上世纪七八十年代、六七十年代发生了很大的变化。以前我们把它认为是太空争霸的一个制高点,现在我们把它认为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,我们来举几个例子。
第一个,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,来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。
还有一个更绝的是SpaceX,马斯克把月球的旅游船票都卖出去了。
很快,中国的嫦娥5号从月球上采集样品回到地球上。下一步,我们就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。因为月球上的一个昼夜正好是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。如果在月球的南北极的高山顶上来建设月球基地,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。科学家已经选择了几十个月球基地的选址场所。因此,从更大的时空角度来讲,我们预测,在未来的几十年里面,人类将再一次重返月球。
2019年是阿波罗登月50周年,如今50多年过去了,再也没有人登陆过月球,人类还没有再次重返月球,但我想,我们离这个目标已经不远了。人类再一次重返月球之后,下一步我们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,下一步我们一定是要登陆到火星上,因为那是跟地球环境最为相似的行星,也是太阳系里面唯一有可能实现大规模移居的星球。
科学的使命是探索未知,我们也希望把探索未知的乐趣分享给大家,这就是我们传播真知的过程。
人类对太空的探索永不止步,谢谢大家。