一直以来，我们经常会听到有关于月球背面的各种传言。很多科幻小说声称，月球背面是外星人的基地，从月球背面图像中可以识别出外星人的宇宙飞船，甚至美军在二战末期失踪的轰炸机也出现在了月球背面，在百慕大失踪的飞机轮船也都被外星人劫持到了月球背面。他们声称，阿波罗登月的宇航员在月球背面见到了令人吃惊的物体，可能是外星人在月球上的遗留物，等等。也有传言认为，月球内部是空心的，里面是外星人居住的巨大城市。这些以讹传讹的传言经过不断演绎，甚至堂而皇之地登上了正规出版物，让人难辨真假。
出现这些传说的根源在于从地球上观测月球时，看不到月球背面绝大部分区域。因此，在没有月球探测器之前，月球背面一直是一个神秘的未知世界。现在民间流传的月背传说，多源于航天器探月之前。但即便在航天器数十次飞临月球背面，获得大量影像资料之后，科幻迷们仍然能从放大后略显模糊的图像中找到线索，为这些传言提供佐证。月球为什么会出现正面和背面
月球背面之所以显得神秘，原因在于我们无法从地球上直接观测到月球背面。但月球为什么会出现正面和背面？
首先要从月球的运动说起。月球可以被视作一个刚性的球体，它的运动可分为质心的运动（公转）和环绕质心的转动（自转）两部分。
在研究月球的质心运动时，我们通常将月球和地球近似视为全部质量集中在质心的质点，并且只有彼此相互吸引的引力作用，构成地月系统。从惯性坐标系内观察，地月二体系统的公共质心绕太阳公转，月球和地球又分别绕它们的公共质心作相互转动。根据二体运动理论可知，月球围绕地球质心作平面椭圆轨道运动，月球和地球的赤道与其轨道的几何关系见图1，其中，月球赤道与月球轨道面的夹角为6度41分；月球轨道与黄道的夹角平均值为5度9分，夹角的变化范围4度57分~5度19分。
月球绕地球的旋转轴和轨道几何关系
由于地球由西向东自转，所以天体都是从东方升起到西方落下。月球也不例外，我们每天看到的月球东升西落，实际上是月球绕地球在星座间自西向东移动，反映了地球的自转运动。月球绕地球一周经历的时间称为一个“恒星月”，历时27天7小时43分11.47秒。之所以称为“恒星月”，因为这是以恒星定标的，即月球从某颗恒星的近旁出发，又返回到该星附近同一位置的时间间隔。月球在自己的轨道上绕地球运行的平均速度为1.02千米/秒。平均每天东移13度。因此，月球每天升起的时间是不同的，有时候白天升起，有时候晚上升起，升起时间平均每天比前一天推迟50分钟，一个月之后，又恢复原来的升起时间。
月球背向地球的半球离地球较远，受到的地球引力较面向地球的半球小，即月球的腹背受力是不同的。如果月球自转周期与绕地球的公转周期不相等，那么月球上同一部位受到的地球引力是随时间变化的，将导致月球不同岩层之间摩擦，逐渐减慢自转的速度，最终使得月球自转的周期恰好等于它绕地球公转的周期，即月球被地球的引力潮汐锁定。潮汐锁定后，从地球上看月球，就永远只能看到月球的一面。
由于月球的天平动，月盘边缘区域有时候会露出一点点侧背。总体上，从地球上可以观测到整个月球表面的59%。
月球背面不神秘
既然地面观测看不到月球的背面，那怎样才能看到月球背面呢？月球背面究竟是什么样的？背面和正面又有何差异？
迄今为止，还没有航天器登陆过月球背面，但科学家并不缺乏月球背面的探测数据。1959年，苏联发射的月球2号探测器在飞越月球时，第一次拍到了月球背面的图像。上世纪六七十年代，美国和苏联的月球探测器多次获得了月球背面图像，阿波罗8号宇航员、以及之后登月的阿波罗宇航员都飞到了背面，从月球上空亲眼看到了月球之背的荒凉景象。
21世纪以来，美国、中国、印度、日本、欧洲的月球探测器对月球进行了更高分辨率的详细探测。2009年6月19日发射的月球勘测轨道器（LRO）已经获得了分辨率优于1米的全月球影像，可以清晰辨认出阿波罗登月时遗留在月球表面的月球车、登月舱等，当然也包括月球背面的高清影像。除登陆月球的着陆器和月球车外，月球探测器大多采用极轨方式运行，即从北极往南极再飞回北极。因此，每一圈飞行中都有半圈在月球背面，半圈在月球正面。
自2003年以来的12年中，已经有包括嫦娥一号、二号、三号在内的11个月球探测器飞临月球，获得了月球背面的大量探测数据，包括地形地貌、物质成分、表面环境等详细信息。
遗憾的是，所有这些探月任务都没有在月球背面发现外星人的基地，也没有发现任何人工建筑物或人为活动的痕迹。月球背面看起来只是一片保存了40亿年之久的荒凉大陆。
整体上，月球表面可分为月海和月陆两大地理单元。
月海是指月球上大片颜色较深的黑斑区域，实际上是一些宽广的平原，一滴水也没有。这些区域对太阳光的反射比较弱，看上去比周围更暗一些，很像地球上的海洋，约占月表面积的17%。月球上共有22个月海，其中19个分布在月球的正面，包括雨海、静海、云海、冷海、风暴洋等，约占整个正面半球表面积的一半，北半球的月海分布尤为显著。月球背面只有东海、莫斯科海和智海等3个月海。
月海是月壳形成后，内部岩浆涌出月表，填充低洼盆地后形成的大型平原。月海平原大多为山脉所包围，类似于地球上的盆地，具有圆形封闭的特点。最典型的例子是雨海，其四周环绕着亚平宁山脉、高加索山脉、阿尔卑斯山脉、朱拉山脉和喀尔巴阡山脉。月海的地势比月陆要低得多，如静海和澄海比月球平均水准面（为一等势面，其平均半径与采用激光测高得到的月球地形平均半径相等）约低1700米，湿海低5200 米，最低的是雨海东南部，其最深处比月球平均水准面低6000多米。月海中也常见到一些突起的山岭，包括弧形海岭、呈对角线分布的海岭和脉状不规则海岭。
除月海外，月球上颜色较浅的部分类似地球上的“陆地”，称为月陆。根据月球形成的大碰撞学说，46亿年前，一颗火星大小的天体撞击原始地球，撞击抛射物质在地球轨道形成了月球。月球形成后出现全球性的岩浆熔融，熔融岩浆在冷却过程中发生结晶和分异，密度较重的物质被下沉到月幔，而密度较轻的物质漂浮在月球表面，冷却凝固后形成了古老的月壳。月海则是在月壳形成后，从月壳裂缝中涌出的岩浆形成的。因此，月陆比月海更古老。
月陆的主要成分是密度较轻的斜长岩，反射率较高，看上去比较明亮。月陆的地势一般高出月球水准面约2~3千米，所以也称月球高地。整体上，月陆面积约占月球表面积的83%。月球正面的月陆与月海面积大致相等，但月球背面月陆占据着绝对主导地位。
不管是月海还是月陆，整个月球表面都分布着密密麻麻的撞击坑，记录着40多亿年来小天体撞击月球留下的痕迹。月球表面越古老，撞击坑分布密度越大。月陆的撞击坑密度更高，地形更崎岖。因此，嫦娥四号的着陆区选择将是一个亟待解决的重要问题。
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月球背面到底有什么不可告人的秘密？
谣言：
美国一直没有公开月球背面的照片，这是美国人的阴谋，因为美国人在月球背面发现了外星人，想隐瞒这个秘密。
辟谣：
在地-月系统长期的演化过程中，地球和月球之间的潮汐力使月球的自转逐渐减缓，最终导致月球被地球潮汐锁定，此后月球总是以同一面朝向地球。从地球上始终不能完全看见月球的另一面，被称为月球背面。直到上世纪50年代晚期，人类对月球背面的认识依然很少。由于人们对于月球背面强烈的好奇心，就有了各种关于月球背面的奇思妙想。其中有一种想法是“先进的外星人在月球背面建立了基地，用来监视地球”。
1959年，人类终于获得了第一幅月球背面影像，揭开了月球背面的神秘面纱。但获得这第一幅影像的并不是美国而是苏联。1959年10月7日，苏联发射的月球3号探测器飞越月球，传回了第一张月球背面影像（见图1）。这幅影像虽然模糊，但依然可以看出月球背面以灰色调为主，很是荒芜，并没有看到外星人，更别说建立的基地。
图1 月球3号传回的第一张月球背面影像，图片来自网络
自月球3号之后近60年的时间里，美国、苏联、日本、中国和印度等国家又开展了110多次的月球探测活动，成功或部分成功的有近70次，其中有14次探月任务（见表1）都成功获取到过月球背面的影像数据。
表1获取过月球背面影像数据的探测任务列表
图2 月球轨道器0~5号探测器轨道和所拍摄的月球正面(左)及背面(右)覆盖范围，图片来自网络
进入二十一世纪，随着探测技术和手段的不断进步与发展，更多更先进的月球探测器飞往了月球，获取了更多更清晰更全面的月球背面的数据。1994年美国发射的克莱门汀号环月轨道探测任务，获取了覆盖整个月球表面范围为95%的多波段影像数据，图像分辨率为100m（图3）；2007年日本实施了月亮女神号月球探测任务，利用向前与向后的两个摄影机，拍摄月球表面的照片，获取了覆盖整个月球表面范围为92.4%分辨率约为10米的影像数据；2007年中国的嫦娥一号、2009年美国的月球勘测轨道飞行器和2010年中国的嫦娥二号都实现了100%全月覆盖范围的影像数据，制作的全月影像图最高分辨率分别为120m、100m和7m,这些数据均对公众开放可从各国数据网站上下载获取，所有获取到的这些高精度分辨率影像都更加确认了月球背面没有外星人，也没有任何生物的存在。
图3 克莱门汀号（Clementine）获取的月球正面（左上）、月球背面（右上）、月球北极（左下）和月球南极（右下）的影像图，图片来自网络
特别是2019年1月3日嫦娥四号着陆器成功降落在月球背面的冯卡门坑内，这是中国也是国际首个开展月球背面软着陆和巡视勘察的探测器，嫦娥四号着陆器携带的地形地貌相机和玉兔二号月球车携带的全景相机获取到了月球背面月表丰富的影像数据（图4-5），极大丰富了人类对月球背面月表地形地貌及地质特征的了解与认知，从这些获取到的详实数据与信息中依然没有发现有外星人或其他生物。
图4 嫦娥四号地形地貌相机和全景相机拍摄到的月球背面月表影像图，图片来源Nature Geoscience 12,APRIL 2019,222-223
图5 嫦娥四号着陆器地形地貌相机获取的月球背面环拍全景图，图片由探月工程地面应用系统制作并提供
辟谣专家： 左维 中国科学院国家天文台 研究员
复核专家：武向平 中国科学院国家天文台 中国科学院院士 研究员
出品人：科普中国-科学辟谣
嫦娥4号周边出现2200万亿吨异物，月球背面还有什么秘密？
自古以来，月球作为地球唯一的一颗天然卫星一直备受关注，我们科学家也曾经观察到月球表面有许多密密麻麻的陨石坑，还有着环形山。
但在月球上却没有发现任何生命气息，一片荒芜，温度较低，不过关于月球的更多秘密，仍需要我们去探索。
而在50年前，美国就成功实现了阿波罗载人登月计划，历时约11年，耗费了美国255亿的资金，这是历史上上首次载人登月计划，而阿姆斯特朗就是第一个登上月球的美国航天员。
我们看过很多的月球表面照片，但不知道小伙伴们发现了没有，关于月球背面一直都很神秘，实际上，由于我们无法从地球上直接观测到月球的背面，所以月球背面就显得那么神秘，未知。
那为什么在地球上只能看到月球的一面？
由于月球是一个恒星月，所以其自转与公转运动就都是质心的运动以及围绕质心所做的运动。如果将地球与月球看作一个整体的话，这时候的两个星球就只受彼此的一个作用力了，而月球与地球构成的系统也就都拥有同一个质点，而这个质点自然也在围绕着太阳进行公转。
地球围绕自己本身的质点转动，叫做自转，同理月球也是如此的。月球被地球的引力“锁定”了，也就是潮汐锁定使得月球的自转与公转角速度刚好相等，因此月球再怎么进行自转，其背面也永远都不会朝向地球。
所以人类在登陆月球的时候也都是从月球的正面登陆的，而且再加上月球的轨道位置是倾斜的，所以我们平常肉眼观察到的月球面积达到了总面积的59%。
而如今我们人类已经在月球正面进行过至少20次软着陆，但关于月球的背面登陆目前只有中国的嫦娥4号完成了，具体位置是在月球南极艾特肯盆地的冯·卡门陨石坑。
嫦娥四号探测器在2018年12月8日2时23分的时候，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙改二型运载火箭成功发射出这个世界上在月球背面软着陆巡视探测的航天器，在12月12日嫦娥四号探测器经过了约110小时终于到达月球附近。
在12月30日嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制，顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道，一直到2019年嫦娥四号着陆器上配置的地形地貌相机完成了环拍。
嫦娥四号发现了什么？
嫦娥四号落的陨石坑中发现了月球隐藏的秘密，根据探测发现，艾特肯盆地是太阳系中最为古老的盆地，可以说至少形成了42亿年了，而就在这里我们的探测器发现了异物，对此进行分析，发现了艾特肯盆地中存在着浓度很高的铁、钍、钛等金属。
而且在这个盆地里还有一个引力异常强大的区域，存在着一个巨大的金属块，质量至少为2100万亿吨。
我们的科研人员根据传回的雷达图像发现了在其着陆区的下方散落着大量溅射物，我们可以看出第一层是地下0~12米，这层主要由细粒月壤组成，其中嵌有少量碎石。
而第二层则是地下12~24米，这是雷达图像上回波强度中可以说是最大的一层区域，最后一层已经延伸到了地下40米左右，这层的雷达回波明暗交替变化。
可以看出是更古老的撞击溅射物的沉积和风化产物，但是当深度超过40米的时候，雷达信号微弱，这个时候已经无法推测其物质特性。
由于这是第一次人类探测车在月球背面着陆，所以嫦娥4号在着陆的时候就已经获得了不少人的关注，可以说这次探测事件对于登月计划的实行具有着划时代的意义。
月球背面有什么秘密？
对于在月球背面发现的异物，科学家认为有可能是因为行星撞击所导致的，所以质量较重的铁和镍元素会到到核心中，当有小行星撞击到月球南极的时候，其铁镍核心就会深埋到月球地表下方。
这也就是月球的磁场出现异常的原因，所以吸引了很多金属，然后经过长时间的沉淀便深埋在了艾特肯盆地中。月球发现的这些异物，对于资源稀缺的地球来说，也许就像石油那样是一种珍贵。
