月球「瀕臨死亡」，為何依然受人追捧

月球「瀕臨死亡」，為何依然受人追捧

——歐陽自遠院士在「中浦講壇」的演講

2017年04月11日 11 ：思想周刊·思想者·連載·廣告 稿件來源：解放日報

思想者小傳

　　歐陽自遠　中國科學院院士、中國科學院地球化學研究所研究員、國家天文台高級顧問、發展中國家科學院院士和國際宇航科學院院士。1993年以來，主要從事中國月球與深空探測的近期目標與長遠規劃制訂，設計我國首次月球探測的科學目標、載荷配置以及第二三期月球探測的方案和科學目標，是中國月球探測工程首任首席科學家。

　　中國為什麼要去探測月球？嫦娥一號、二號、三號取得了哪些成果？月球對我國的科技進步、經濟發展，對老百姓的生活，究竟有著怎樣的價值？這些問題值得認真回答和探究。

　　原來是地球的「女兒」

　　生活在地球上的人類，大概對兩個天體最為熟悉。

　　一個是光芒萬丈的太陽。它給地球帶來光明和溫暖，使我們的藍色家園氣象萬千、萬物生長、生機勃勃。

　　一個是聖潔無瑕的月球。自古以來，月亮都能激起人們的無限遐想，也萌生各種各樣的神話傳說、宗教信仰、風俗傳統乃至哲學思想、文學藝術。我國古代的農曆，就是根據月亮來制定的。對中國人而言，月亮象徵著溫馨、和諧，寄託著我們的思親情結；還代表花好月圓，象徵著喜慶、團圓和美滿。

　　全世界大概有六七十個月亮神。比如，日本的月神叫輝夜姬。一對老夫婦砍竹子，一個小女孩從竹子里蹦了出來。一開始她只有手心大，但見風就長，三個月即長大成人。天皇知道了，要把她娶入皇宮，可輝夜姬不願意，最後駕著天車奔向了月宮。這個神話有點類似嫦娥奔月。我曾見了日本月球探測的首席科學家，一起討論科學問題。他說你們真會取名字，「嫦娥工程」一聽就是中國的，而且跟月亮有關。現在，日本的月球探測工程也叫「輝夜姬工程」了。

　　古希臘也有月亮神，是太陽神阿波羅的妹妹，為狩獵神；古羅馬、古印度、古埃及同樣也有。全世界的月亮神還有一個共同的特點，即都是女性。這從一個側面說明自古以來人類對於女性的依戀。

　　那麼，月亮是怎麼來的？為什麼會在地球旁邊呢？

　　對於月亮的來歷，科學家們研究了好幾百年，提出了各種各樣的假說。近30年來，有一種理論越來越得到證明：大概在45億年以前，太陽系形成不久，其中有大大小小的天體。一天，有個火星大小的天體撞上了地球，撞出了很多碎塊。這些碎塊就在地球邊上慢慢彙集起來，最後形成了月亮。

　　我們給地球和月球做「親子鑒定」後可以確證，月亮是地球的「女兒」。月亮跟隨著地球「母親」，地球「母親」也一直攜帶著「女兒」月亮，一同經歷了45億年荒古而漫長的歲月。

　　45億年前的這一撞，還給地球留下一個「殘疾」。此前，太陽系的八大行星都是直著圍繞太陽自轉，它們的自轉是逆時針方向的，圍繞太陽的公轉也為逆時針方向，且都在一個平面上，規規矩矩的。但地球被這一撞就被撞歪了，歪了23.5度。假如地球不歪，那麼地球上就只有一個季節，而沒有春夏秋冬。

　　用望遠鏡觀測太陽系的行星還可以發現，除了地球外，火星也被撞歪了，而且比地球還更歪一點。金星則是被撞翻了，因而其他行星都是逆時針方向轉的，只有金星順時針方向轉。木星太大了，歪得不多；天王星更慘，被撞「躺」下了，所以它是「躺」著圍繞太陽轉的。太陽系的八大行星大多「七倒八歪」的，這是現在觀測到的情況。

　　讓地球越轉越慢

　　400多年前，義大利科學家伽利略用望遠鏡觀測月亮，想看看月亮表面是什麼樣的。他發現月亮上有很多塊黑斑，於是就把它們命名為「海洋」，最大的叫風暴洋，還有雨海、靜海、豐富海等，共22個名字。

　　現在我們知道，月亮上一滴水都沒有，更不會有海洋，而是有著巨大遼闊的平原。39億年前，一些小天體撞擊月亮後產生巨大的撞擊坑，撞擊坑的底部又撞出很深的裂縫，然後內部岩漿上升、形成火山噴發，火山熔岩流又把砸出來的這些大坑填得平平的，最終形成了一片片遼闊的平原。熔岩流凝結成黑色的玄武岩，形成了月球表面的一些黑色斑塊。這種岩石地球上也有很多，也是黑色的。月亮上還有一些發亮的地方，是另外一種石頭——斜長岩，顏色比較淺，反光強。

　　大家可能沒有意識到，我們每天看到的月亮，其實是半個月亮。這是因為，月亮本身逆時針方向自轉，還繞著地球公轉，且公轉的周期和自轉的周期相等。所以，我們只能看到對著地球的這一面，而看不到另一面。同時，月亮上的一天也就相當於地球上的一個月。在月亮上，太陽一出來就是半個月，夜晚也是半個月，而且晚上特別冷，有零下180攝氏度。所以，我們的嫦娥三號在月亮上過夜，讓人牽掛。

　　因為月亮離地球很近，又比較大，使得地球上的海洋產生了潮汐現象。潮汐的作用力正好跟地球自轉的方向相反，所以地球在自轉的時候，始終有一個很小的剎車力量，讓地球越轉越慢。這一點是有證據的。古代地球上有很多生物，它們身上有像樹的年輪一樣記錄時間痕迹的標記，記錄著那個時代的一天有多長、一年有多少天等。古生物學家把相關資料彙集起來研究發現，13億年前，地球一年有546天，一晝夜的時間為16個小時。這也就是說，13億年前，地球轉得特別快，16個小時即可自轉一圈。一直到恐龍滅絕的6500萬年前，那時的一年還有376天，一天是23.4小時。而現在一年是365.25天，一天為23.934小時。

　　還有一個證據：2015年6月30日晚上12時，也即7月1日的零時，全世界的時鐘都加了一秒。不過，一個人的一輩子最多加不了幾秒。所以，個體對地球自轉速度的變化沒有太大的感覺。但長期來看，地球的確是越轉越慢了。

　　潮汐還有一個作用，就是把陸地上的養分帶到海洋，又把海洋生物衝到潮間帶來，還讓海洋的生物遷徙走向陸地。此外，潮汐還可以發電。僅就這些方面來說，月亮對人類是有很好作用的。

　　一個無聲無息的世界

　　現在我們知道，月亮表面面積是3800萬平方千米，地球和月球的平均距離是38萬千米。但月亮還有一些其他特點，不少人可能還不是很清楚。

　　比如，月亮上沒有空氣，沒有風，沒有雨。月亮上聽不見任何聲音。在地球上說話大家都能聽見，是因為說話振動了空氣的分子，進而傳至耳膜。可月球上沒有空氣，就算旁邊有一個炸彈爆炸了，都不會聽見聲音。所以，月球又被視為一個死寂的世界。

　　因為真空，沒有溫度的傳導，月亮上石頭向陽的那面溫度超過100攝氏度，而影子的這面沒有太陽直照，只有零下130攝氏度至零下150攝氏度。在這樣惡劣的環境下，想想都知道不會有什麼生命。

　　月亮表面也有一層土壤，但很薄，最厚的地方大概只有20多米。月球的內部也像一個雞蛋，和地球一樣。它的裡面都熔化過，重的東西往中心沉，輕的東西往上浮，所以就形成了月殼、月幔和月核，類似於地球的地殼、地幔和地核。

　　科學家是怎麼知道月亮內部結構的呢？一個很重要的因素是，月球也有月震，像地球的地震一樣。設置在月球表面的地震儀，記錄到月震波的傳播速度，由此可以分析出月核有多大、月幔有多厚、月殼有多厚。月球內部還有很多密度比較大的「瘤子」，這說明月球內部已經冷下去了，月球內部已經沒有什麼活力了。事實上，月震是很小的，每年最大的月震相當於1至2級的地震。

　　月球曾經有一個非常漂亮的磁場，跟地球一樣。地球有南北極磁場，我們的老祖宗由此得以發明指南針，利用磁場感知方向。不過，地球的磁場在歷史上曾經倒來倒去。現在這個磁場有80萬年左右的歷史，大概一兩百萬年以後地球的磁場可能會再倒過去。但即便倒了，地球也沒有多大的損失。除了靠磁場導航的鴿子可能會飛出去後飛不回來外，其他的則沒有太大的影響。

　　月球以前也像地球一樣，有這樣一個磁場，但現在沒了。更準確地說，其實早在30億年前就沒了。月球的歷史很簡單，從誕生一直到30億年前，非常活躍。但30億年以來，就沒有什麼活力了。月球像人一樣，經歷了誕生、嬰兒期、青少年期、中老年期，直至老態龍鍾、瀕臨死亡。這裡，「死亡」指的是月球內部的能量已經耗盡了。但好在，它還是會自轉、公轉，陪著我們的。

　　有多大開發價值

　　這樣一個月亮，為什麼還有不少國家和機構要投入巨資去探測呢？

　　上世紀50年代，當時的「超級大國」美國和蘇聯展開了一場探測月球的激烈競賽。到上世紀70年代，這兩個國家一共發射了100多個探測器。上世紀60年代初，美國提出並實施「阿波羅計劃」，最後一共實現了6次載人登月，將12名宇航員送上月球。迄今為止，人類只有這12個人登上了另外一個天體。

　　「阿波羅計劃」是當時世界上規模最大、耗資最多的計劃，共投資了約254億美元，相當於2005年的1360億美元。參加這個計劃的企業有2萬多家、大學有200多所、科研機構逾80個，總人數超過了40萬。由於「阿波羅計劃」的高要求，催生了一大批高科技工業群體，後來進一步帶動了世界科技的發展與工業的繁榮。美國人算了一筆賬，投入產出比為1比14。很大程度上可以說，「阿波羅計劃」是一個推動人類科技進步的工程。

　　經過20多年的反省，關於月球的價值，人們有了更為清晰的認識：

　　第一，月球有巨大的能源。人類在60多年前就製造出了氫彈，但氫彈要和平利用，還有很多問題需要解決。其中的一個難題就是核聚變原料——氫的同位素問題。氫有兩個同位素，一個叫氘，一個叫氚。海水中有很多氘，但地球上很少有氚，而且氚是放射性的，不夠安全。此外，這兩個同位素反應後產生中子，對環境防護不利。於是，有科學家建議用氦-3來替代氚。氦-3是穩定核素，沒有放射性，但它在地球上也同樣極為稀少。其實，太陽風不斷地把氦-3粒子注入到地球、月球、火星等天體的表面。只不過地球有很多保護層，如磁層、電離層、大氣層等，導致氦-3進不來。月球的情況不一樣，它的土壤里積累了大量太陽風注入的氦-3粒子。據估計，這種「來自月亮的原料」至少可以解決人類上萬年的能源需求。

　　月球上還蘊藏著極其豐富的鈾礦、釷礦、稀土礦、鈦礦、鐵礦、磷礦等。我國是全世界最多稀土礦的國家，內蒙古白雲鄂博有很多稀土。但月亮上的稀土相當於好幾萬個白雲鄂博礦，簡直可以說是取之不盡、用之不竭的。

　　第二，月球的環境具有特殊價值。我們知道，月球的環境太惡劣了，超高真空、沒有磁場、溫差極大、弱重力。但從另一個角度看，這也是一個難得的好地方。比如，它是高潔凈的、超高真空、沒有磁場干擾、溫差變化極大，很多新材料、藥品、生物製品或許可以來此製備。同時，在月亮上觀測天文，會看得更清楚；在月亮上開展一些特殊的科學實驗，效果也會比地球上好很多。

　　第三，月球具有重大的軍事戰略地位。美國前總統肯尼迪說過一句話：「誰控制了太空，誰就控制了地球。」現在美國人換了一個說法，「誰控制了月球，誰就控制了環繞地球的太空，因而誰就控制了地球」。總的來看，月球是一個制高點，是一個潛在的新軍事平台。如果在月球設置設施，只要1.3秒鐘，就可以摧毀地面和地球空間上的各種設施和武器。

　　基於這幾點，月球正吸引越來越多的國家和機構去探測。聯合國規定，不能在月球上殖民，但月球的資源能源開發和利用秉持「誰先利用、誰先獲益」的原則。以前，我們去不了月球，有關月球的很多討論也沒有資格參加。但現在不同了，我們不僅可以參與進去，而且擁有了一定的話語權，且有能力維護和拓展自己的正當權益。這一切基於很重要的一點，即我們一定要有到達月球的能力，我們要擁有和實現自己的「探月夢」。

　　中國有什麼計劃

　　上世紀末本世紀初，很多國家和機構參與到新一輪的探測月球中來，總共發射了14枚探測器。這裡面，就有中國的嫦娥一號、二號和三號。對於月球探測，我們事實上準備了大約35年，此後又論證了大約10年。

　　俄羅斯的航天之父曾說過：地球是人類的搖籃，人類終將長大，離開自己的搖籃，慢慢擴展到整個太陽系。嫦娥一號就是我們中國人第一次嘗試衝出地球搖籃的作品。它主要是對月球開展全球性、綜合性的探測。我們的工程目標是發射一個繞月探測的衛星，把整個月球探測航天體系建設起來，並通過實踐培養一支優秀的月球探測科技隊伍。

　　嫦娥一號於2007年發射，它規規矩矩地按照設計的軌道走，走了13天14個小時19分鐘。通過嫦娥一號，我們獲取了當時世界上最好的一張全月球影像圖和三維立體高程圖；掌握了全月球的主要元素和放射性元素、主要礦物和各種岩石類型的分布圖，以及近月空間環境特徵與變化的海量數據；用微波輻射計來探測全月球的亮度溫度及土壤層分布和厚度，並換算了氦-3資源的分布與資源量。可以自豪的是，氦-3的有關數據在全世界是中國第一次探測出來的，大概有130萬噸。嫦娥一號在圓滿完成全部科學探測任務後，最終按計劃撞在月球上。

　　嫦娥二號有很多技術上的改進和科學上的提高。第一，直奔月球四天半，最後到達月球。第二，降低高度，飛抵月面100千米高處，為嫦娥三號著陸區展開精細探測。嫦娥二號提供了全月球7米解析度的影像圖、地形圖和高程立體模型圖，並飛到了日—地拉格朗日L2點，對準太陽，監測太陽的爆發與活動，一共工作了235天，積累了大量科學數據。嫦娥二號還與朝向地球飛來的「戰神號」小行星交匯探測，獲取了小行星的形貌、大小、表面特徵與運行軌道等參數和圖像。當前，嫦娥二號成了一顆繞著太陽飛行的人造小天體，距離地球3億千米，而且越飛越遠了。2029年它可能要拐回來，飛到地球的附近。

　　嫦娥三號主要是著陸器與「玉兔號」月球車軟著陸，並在月面指定位置開展聯合探測。著陸器落下去以後不能動了，就開展就位探測；月球車從著陸器上走下來，在月面行走開展巡視探測。著陸器與月球車開展聯合探測，這在世界上是第一次的。

　　習近平總書記講，我們把「玉兔號」的足跡刻在了月球上，也把中華民族非凡的創造力刻在了人類文明發展的光輝史冊上。事實上，嫦娥三號的著陸器上設置了4台科學儀器，特別是近紫外天文望遠鏡，發現了許多新的天文觀測成果等。月球車上也安裝了4台科學儀器，特別是底部的雷達探測器，首次獲得了月球車行進路線底部土壤層的結構。我們向國際天文學會申報將嫦娥三號著陸區命名為「廣寒宮」，並得到批准。現在，月亮上終於有了一座得到全世界公認的「廣寒宮」了。

　　根據計劃，2017年年底我國將發射探測器，從月球上鏟取和鑽孔岩芯取樣並返回地球。2018年前後，我國將有望率先實現人類探測器在月球背面的軟著陸。如果說嫦娥一號的升空開啟了中國人走向深空、探索宇宙奧秘的時代，那未來我們還要去「鄰居」火星、金星家，甚至要飛得更遠，探測太陽系中最大的行星木星，乃至探測整個太陽系。

　　此外，有兩件事情威脅地球、威脅人類的安全：一是小行星。除了小行星帶內的大量小行星外，地球近地空間也分布著密密麻麻的近地小行星，它們的大小和軌道各異，不時要撞擊一下地球。小行星撞擊地球，是誘發生物物種滅絕的殺手，值得警惕。二是太陽爆發，這也會對地球產生嚴重威脅。因此，我們需要未雨綢繆，積極探求規避小行星撞擊地球等潛在危險的方案。

　　此前，我國科學家對降落在摩洛哥沙漠中的一塊火星隕石進行了精細研究，確證隕石中的微細碳顆粒來自有機的生命物質。這表明，火星可能曾經繁衍過生命。隔了半個月以後，美國宣布好奇號火星車在火星岩石中找到了同樣的情況。所以，現在不少人相信，火星可能繁衍過生命，但由於環境惡劣，生命沒有辦法得以持續。由此也引發了一個新的聯想：火星是最像地球的，是不是可以改造火星，再造一個地球呢？

總之，我們應該飛得更遠，也有能力飛得更遠。這既是為中華民族的偉大復興作出新貢獻，也是為人類社會的持續發展作出更大貢獻。

（本文根據演講現場速記整理。整理人：李小佳）