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作者：文/虞子期
從肉眼觀測到載人登月-人類對月球的偏愛，藏在整個逐月曆程之中
儘管夜空中的月亮，遠沒有白日裡的太陽耀眼奪目，就連我們看到的月光都是向太陽借的光。但從古至今，月亮在人類的心裡都佔據著不一樣的位置。從「月有陰晴圓缺」到「海上明月共潮生」，既是古人通過月亮來抒發情感，也是前人對月亮觀察之後得出的經驗，這不就是我們現在說的月相變化和天體引潮力嗎？
儘管距離上一次人類在月球上留下腳印，的確已經過去了超過50年的時間，而近年來也沒有任何國家開展過載人登月任務。但是，這並不意味著人類對月球的認知已經足夠充分準確，比如：
事實上，我國也正有條不紊的進行著與月球相關的探測任務，大家都知道，嫦娥四號已經是全球第一個實現在月球背面軟著陸的太空飛行器，而計劃專門負責從月球採集樣品的嫦娥五號探測器，也將在2020年年內發射升空；
與此同時，美國和日本也將在2030年之前聯合展開載人登月任務，日本主要負責提供電源等設備，以及發射後需要的小型居住艙，到時候將會有日本的太空人一同登陸月球。毫無疑問，不管是太空飛行器探月、還是登陸月球，相信這一系列月球探索任務定會讓人類對月球有更多現在不了解的認識。
可能不是所有人都理解，為什麼世界上所有具備宇宙探索實力的國家，都不會錯過月球這個看似我們最熟悉的星球。這還得從地月系統說起，由於同步旋轉的關係，月球總用自己的同一面面向地球上的我們，但隨著探月技術的進步，我們對月球的背面也有了基本認識，但這些遠遠還不足夠。因為，月球的誕生時間和完整地質圖，其實可以揭示我們地球的過去，也會對人類的未來產生重大影響。
月球的形成時間-地月系統中任何一顆星球的起源，都與對方息息相關
不同於太陽系中的眾多其他行星擁有多顆衛星，我們的地球就只有月球這一顆天然衛星，並且，地球做自轉運動的方向，同樣也和月球公轉方向高度一致。雖然，月球的直徑相當於地球直徑的四分之一左右，而它的質量更是連地球質量的把十分之一都不到，但地月系統這樣的運行關係，可以肯定已經保持了數十億年的時間。
地球內部結構分層和月球的誕生始於撞擊？
事實上，關於月球的形成也存在多種假說，從分裂說、俘獲說到同源說和碰撞說，它們涵蓋了人類對月球起源的認知，隨著探月深入而逐步發生的變化。但即便這個問題尚未有確切的定論，但作為地月系統另一個組成部分的地球，兩顆星球的誕生註定有千絲萬縷的關係，而月球的形成時間便是解開這個疑團的關鍵之一。
從目前的研究來看，關於月球的誕生，更多人更認可撞擊假說，簡單來說就是月球形成始於地球和其他宇宙物體的撞擊。當時的地球也不像現在這般充滿生機，看上去就是一個巖漿星球，而與它發生撞擊的星體大小則與現在的火星差不多。地球內部開始區分為高溫、堅硬實心內核和熔融外核，就是因為這個撞擊事件的發生，同時也創造了如今我們看到的地月系統。
大約45億年以前，混亂的早期太陽系並不像如今這樣，系內的各大行星都按照自己的既定軌道正常運行，大小不等的星球之間的碰撞事件更是時有發生。即便是現在看上去表面早已被時間抹平的差不多的地球，當時也是通過星球撞擊得到了質量的增加、核心處的熱量和密度。
隨著更多重元素進入到地球的內部，現在我們通過地震波探測到的「鐵鎳核」就逐漸形成了。而月球的形成，就始於一顆星球和地球撞擊時被拋出外空的部分。之所以這些沒有被地球吸收的部分，會在地球的周圍聚集成一顆衛星，則很可能是因為地球引力的作用。現在，我相信大家應該明白，為什麼說月球的形成時間關乎地球的誕生了吧？
月球的形成時間可能比預期晚1億年左右
眾所周知，科學界普遍認為太陽系的誕生時間在45.67億年前的樣子，地球算得上是最早一批形成的太陽系行星之一。從科學家們最新的碰撞模擬結果來看，月球的誕生時間應該是發生在大約44.25億年前，研究人員這個數字可能存在的誤差範圍在2500萬年以內。
也就是說，月球的誕生時間會比太陽系晚1.4億年左右，始於尚未完全形成的地球和另一顆火星差不多大小原行星發生碰撞。因為不管是探月太空飛行器、還是當年載人登月任務待會的月球巖石，其中都沒有任何一個樣本能反映出月球的年齡，所以目前研究人員採取的都是間接計算法。
不可否認，目前並沒有任何直接證據可以表明月球的實際年齡，那麼，科學家們是怎麼計算出月球年齡的？具體來說，這次的研究其實是通過月球地殼中的矽酸鹽礦物質，如何隨著時間而發生變化，來印證月球上的巖漿海洋組成因為凝固而發生了怎樣的變化。也就是說，這個研究結果講月球巖石從誕生到凝固的過程，與月球的年齡關聯了起來。
而這個最新結果與之前科學家們預想年齡出現誤差，問題就出在月球上巖漿海洋，之前科學家們預計只需要3500萬年左右的時間就能固化成月球地殼，而這次的研究卻表明這個過程大約需要2億年才能完成。雖然比起數十億年的年齡來說，可能有人會覺得一億年也不是一個特別龐大的數字，但這關乎到月球的誕生之初經歷了怎樣的演變，並且，這個結果還跟之前科學家們通過鈾衰變成為鉛的速率測算出的地球金屬核心形成時間一致。
拼湊月球地質圖-尋找隕石坑中水冰的位置，關乎未來人類在月球上生存
我們可以從之前的登月照片看出，月球和地球的表面存在很大的差別，而且這還只是我們肉眼就能直接觀察到的差別。不同於地球上擁有豐富的生物和地質過程，月球上我們踏足的地方主要都是因為撞擊留下的爆炸碎片，而礦物質和氧氣卻被鎖定在了撞擊過程中形成的顆粒和礦物質氧化物內部。
剛剛我們已經講到了很多與月球年齡有關的內容，而月球的地質構造不僅會揭示我們最關心的水冰在哪裡，它同樣還跟月球的形成有關。大家都知道月球上有很多隕石坑，由於它沒有像地球一樣豐富的地質活動，所以探測器視角下的月球總是布滿了大小不同的坑窪。而一直以來，科學家們都想將月球上隕石坑中冰水的位置鎖定。
確定水冰的位置時意外發現金屬豐度超預期
之前，研究人員一直懷疑一個寬度21公裡的隕石坑中，應該隱藏著豐富的水冰物質，因為探測器NASA LRO顯示這個位於月球南極的隕石坑內部結構是假色。但就在用雷達探測月球上這個火山口陰影層中水冰的位置時，卻通過接收到的信號意外確認了原來月球上金屬的含量，其實比之前大家預想的量級更大。
尤其是那些深度值更大的隕石坑，明顯要比淺顯隕石坑中的金屬豐度更多，也就是說，月球隕石坑中金屬的豐度，其實與隕石坑本身的深度成正比。當然，需要說明的是這個規律，僅適用於一些具有特定深度的火山口。但毫無疑問，月球的形成過程，也同樣有可能比我們之前預想的更加複雜。
為什麼要在月球隕石坑中尋找水冰？
雖然，以我們現在對月球的了解，基本可以確定不管是過去、現在，還是未來，這顆衛星註定與已知生命無緣，而目前人類想要登陸的大熱星球也是火星。但是，我們很清楚以目前的科學水平來看：
人類要實現從地球直接登陸火星，在較長的一段時間內都難以實現，而距離更近、我們也曾經抵達過的月球，卻可以成為此類探測任務的天然研究目的地，甚至還有可能成為之後登陸火星的中轉站。
我們生活在地球上的人常說，水就是生命之源，就連身體絕大部分質量都是由水構成的人類，的確難以和水撇清關係。所以，在月球上找到水冰的具體分布位置，便成了目前月球探索任務中最重要的一項。對化學有基本常識的人都明白：
水不僅是我們人類不可或缺的一種資源，它同時還是氫和氧的重要來源，不管是從元素的角度來說，還是著眼於人類長遠的宇宙探索目標，我們都需要儘快對月球的地質構成和分布了解清楚。
可能在此之前，並不是所有人都了解，原來月球的誕生時間竟然與地球的誕生密切相關，而生活在地球上的人類要尋找到下一個適合生命居住的星球，月球就是我們進行相關任務的天然實驗基地，甚至還能在之後我們登陸其他星球時起到至關重要的作用。而月球上豐富的礦物質，也同樣可能因為科學技術的進步而更多的服務於地球上的人們，那這個真實的月球還是你印象中的簡單形象嗎？