千百年来,人类仰望星空时,总能看到那轮皎洁的明月悬挂天际。无论是在东方的神话里寻找捣药的玉兔,还是在西方的传说中辨认那张“月亮上的人脸”,我们所凝视的永远是月球的同一面。由于潮汐锁定效应,月球就像一位忠诚的舞伴,始终正面对着地球旋转,这让我们产生了一种错觉,以为月球表面处处都像我们看到的那样,平坦而布满深色的斑块。

直到1959年,苏联的月球3号探测器传回了人类历史上第一张月球背面的照片,天文学家们惊得合不拢嘴。那并不是我们熟悉的平滑玉盘,而是一张布满了陨石坑、几乎没有任何深色平原的“麻子脸”。如果说月球正面是一条铺设平整的柏油马路,那么背面就是一条充满了炮弹坑的崎岖山路。这种正反面极端的差异,成为了行星科学中长久以来的未解之谜。

要解开这个谜题,我们得先把目光投向那些被称为“月海”的深色区域。虽然名字里带个“海”字,但那里没有一滴水,而是广阔的玄武岩平原。在几十亿年前,月球内部还是熔融状态,巨大的陨石撞击在表面砸出了深坑,地下的岩浆顺着裂缝涌出,填平了低洼地带,冷却后就形成了我们在地球上肉眼可见的深色斑块。

奇怪的是,这种地质活动似乎极其偏心。月球正面大约31%的面积被这种黑色的熔岩平原覆盖,而在背面,月海的面积仅仅占了不到1%。这种差异的根源,深埋在月球的地壳之下。根据重力场探测数据,月球的地壳厚度分布极不均匀。正面的地壳相对较薄,就像一层薄薄的蛋壳,地下的岩浆很容易就能冲破束缚涌上地表;而背面的地壳则要厚得多,最厚处甚至比正面厚了整整一倍,这层厚重的铠甲让岩浆很难突围,因此留下了无数未被填平的撞击坑。

造成地壳厚度如此悬殊的罪魁祸首,很可能就是我们脚下的地球。

在月球形成的初期,地月距离比现在近得多。那时候的地球刚刚经历了一场大碰撞,本身就是一个处于极高温度的熔融火球,向外辐射着惊人的热量。由于月球已经被潮汐锁定,它永远只有一面朝向这个巨大的热源。月球的正面长期在这个宇宙级烤炉的烘烤下,温度极高,岩浆海洋迟迟无法冷却凝固;而背向地球的那一面则面向寒冷的宇宙空间,热量散失得非常快。

这种温差导致了物质凝结的先后顺序不同。在寒冷的背面,铝和钙等构岩元素率先凝结,一层一层地堆积,最终形成了一层厚厚的地壳。而在滚烫的正面,这些元素始终保持在蒸汽或熔融状态,无法形成足够厚实的盖子。当漫长的冷却期终于结束,背面已经穿上了一层厚重的防弹衣,而正面却还只披着一件单薄的衬衫。

随后的几十亿年里,太阳系经历了大轰炸时期。无数的小行星和彗星无差别地轰击月球的每一个角落。打在背面的陨石,只能在地壳上砸出一个个凹坑,却无法击穿那层厚甲;而打在正面的陨石,轻易地就击穿了薄薄的地壳,诱发了大规模的火山喷发,流淌的岩浆抹平了撞击的痕迹,塑造了今天我们看到的平坦月海。

除了物理厚度,化学成分的差异也在其中推波助澜。月球正面富含一种被称为克里普岩的物质,这里面浓缩了钾、稀土元素和磷,以及钍、铀等放射性生热元素。这些元素就像是埋在地下的一个个小火炉,源源不断地释放热量,使得正面地幔在很长一段时间里都维持着熔融状态,为火山活动提供了充足的动力。

如今,随着嫦娥六号等探测器成功从月球背面带回样本,我们正在一点点拼凑出这块宇宙拼图的最后细节。月球的正面与背面,一面记录了地质活动的狂暴与重塑,一面保留了太阳系早期的原始伤疤。正是这种不对称的演化,才造就了今天这颗既熟悉又陌生的星球。

来源: 张天缘的科普号