庚子年的中秋节恰逢国庆节。你知道吗？下次国庆节再遇中秋佳节，最快要等到年。
中秋佳节，金樽对月，关于月球，你是否有下面的这些疑问呢？
一问：月球为何只一面示人？
凝视皓月，月面上似有玉兔嬉戏。其实那暗的区域是地势低一些的月海，明亮的则是地势较高的月陆，从古至今生活在地球上的生命看到的都是月亮的这一面。月球背面似乎被有意隐藏了起来。
这是8月3日在成都拍摄的满月（图片来源：新华网）
月球与地球形成距离太阳最近的行星-卫星系统（金星据说也曾有卫星），地月间的潮汐力不断地改变着地球与月球的运动速度。由于月球质量比地球小，这个变化更加明显。地月系统形成初期，月球自转一周的时间要比现在的27.地球日短得多，受到地月系统内液体、固体、气体总的潮汐力影响，月球自转周期逐渐与公转周期相同，客观上形成了现如今我们只能看到的月球正对地球这面的现象。
如果你长时间观察月球会发现，月球并非将它的背面藏得严严实实。在众多月球的空间运动中，有一种运动叫做月球天平动，它分为经度天平动、纬度天平动、周日天平动和物理天平动。这其中只有物理天平动是月球真正的摆动。由于月球的三条主惯性轴长度不等，加上椭圆轨道造成的距离改变，在地球引力作用下，发生对平均位置的偏移。但是物理天平动比几何天平动小得多，它的摆动小于0.04度，所以一般都忽略不计。天平动综合影响使得我们从地球可以看到59%的月面，这也算是人类对月球实施轨道探测前，月球主动解开背面面纱吧。
人类为了能亲自看清月球背面付出了一系列的努力。早在年10月，苏联成功发射“月球3号”探测器，它于10月7日拍到了人类有史以来第一批月球背面照片，为人类揭开月背面纱提供了十分宝贵的影像资料。年，美国阿波罗8号的3位宇航员在环月飞行时，成为最先目睹月球背面的人类。随着技术的不断进步，美国、苏联、欧洲、日本、中国相继发射月球轨道探测器，对月球全球进行细致的探测活动。随着月球正面、背面、南北两极被制成月图，月球背面也就不再是那么神秘莫测了。
年1月，中国的嫦娥四号探测器软着陆于月球背面南极附近的艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，实现了人类探测器首次月背软着陆。通过“鹊桥”月球中继卫星的帮助，对着陆探测器的指令及数据传输得以往返于地月之间。这使得我们可以看着月面地图，联想月球背面的形貌。
嫦娥四号探测器着陆在月球背面（图片来源：CNSA）
二问：月球与地球有“血缘”关系吗？
地月之间平均距离38万千米，相当于绕地球9圈半。这么远的距离如果去走个亲戚，想必定是至亲。可相比于地球与最近行星金星（根据最新计算方式说是水星）之间万千米的距离，地月之间的距离显得近了很多。那么这两个星球是否是“一家人”呢？
有关月球的来历一直以来都是科学界热议的话题。月球是怎么形成的？科学家们对此提出了三个假设：俘获说、同源说、潮汐共振分裂说。目前最盛行的是同源说：在地球形成的早期，生命产生之前，一个火星大小的行星体撞上了年轻的地球，将数十亿吨物质撞向地球周围的轨道上。重力使这些散落的物质聚合在一起并不断演化，经过亿万年宇宙的雕琢，形成了我们今天所看到的月球。
同源说中最重要的依据是组成两星球的物质。根据之前人类月球探测返回的几百千克月面样品的实验室分析发现，月球的成分似乎与地球的并不相同，月球岩石中铁镍等元素的比重远高于地球，而且有的月球岩石的形成时间是在46亿年前，要知道目前为止地球上最古老的岩石在40亿年左右。换言之，本是孪生的两兄弟竟然差了6亿岁，这也成了同源说和潮汐共振分裂说最大的打击。而俘获说也因俘获的概率极其微小等假说缺陷未被大多数人接受。
尽管月球与地球之间的亲缘关系成了悬案，但这丝毫不影响作为地球唯一卫星的月球为地球服务的热情。作为一个天然反光镜，月夜变得不再伸手不见五指；作为潮汐现象的重要推手，每年各种江潮胜景引来无数文人骚客望潮兴叹；作为人类征服太空的前哨战，我们从月球身上学到了太多必备技能……
“天问一号”去往火星途中拍摄的地球和月球合影（图片来源：CNSA）
三问：月球上究竟有生命吗？
如果没有生命保障系统的呵护，人类是无法在月球表面长期生存的。强烈的宇宙高能射线和至少摄氏度的温差会让所有登月的人殒命。那么，如果人类不能长期在月球表面生存，是否意味着月球上也不会有其他生命的存在呢？
接下来让我们来看两个极具可能性又极具趣味性的“证据”。
年，伴随阿波罗11号载人登月飞船稳稳落在月球静海内，宇航员阿姆斯特朗将人类的足迹印在了这片神奇的新大陆上。月球车、月震仪、激光反射镜这些科学仪器通过6次载人登月活动被运到了月球表面，它们为人类了解月球的演化提供了详实的科学资料。
除了这些精密的仪器，登月宇航员还将96包人类排泄物“暂时”留在了月球。之所以说是“暂时”，是因为随着人类深空视野的扩展，我们急需了解生物在宇宙真空环境中的生存情况。而这几十千克被遗弃在月球的排泄物，因为极有可能滋生细菌和微生物，被地球人一直惦记着，不久后极有可能会被“专机”接回地球。
50余年中，在极其苛刻的环境下，这些“小生命”现在的状态如何，引起了生物学家越加浓厚的兴趣。要知道，对于这些排泄物的研究，将使我们了解生命体在宇宙环境中长时间存在产生变异的情况，从而帮助我们更好地设计宇航服、太空舱甚至太空基地。
我们再找一个月球上可能存在的生命如何？
提到地表最强生物，很多人会联想到跑得最快、胃口最好的蟑螂。其实进入太空后，比蟑螂更抗冻、更不怕饿的是水熊。目前被证明宇宙真空环境（由低温和宇宙辐射共同作用）中唯一能生存的生命是“缓步动物”（水生或在潮湿土壤中生活的微型动物），也就是水熊。这种微生物存在于世界各地，它们表现出的对极端温度和压力的耐受力以及在没有水的情况下生存的能力极强。
显微镜下的水熊（图片来源：Yahoo）
缓步动物的样本被放置在环绕地球10天的航天飞机的外部，然后重新进入大气层。实验结果显示，超过60%的水熊存活了下来。与在相同环境中连1秒都呆不了的人类相比，水熊简直是地球生命中的战斗机。我们不禁想向被月球探测器带往月球上的水熊问候一句：“你们还好吗？”
四问：月球有没有大气和磁场？
地球生物之所以可以安享舒适宜居的环境，是因为地球为之提供了大气层、磁场这些全球性圈层的保护，使我们免受宇宙高能辐射、温度剧烈变化这些恶劣环境之苦。而月球上这样的全球性圈层是不存在的。但是，月球局部区域存在气体散逸和磁场却是不争的事实。
大约45亿年前，也就是月球形成后，处于冷却过程的月球地质活动还很活跃。月表大规模的火山爆发喷射出大量的岩浆，填充了巨大的盆地并形成了我们今天仍肉眼可见的颜色较暗的月海。根据数值模拟，这些因大规模火山爆发而喷射出的硫气体足以覆盖整个月球，并持续数百万年，直至散逸到宇宙空间中。
在火山喷发的高峰期，大约35亿年前，月球的大气层厚度可能是今天火星大气层的1.5倍，相当于地球标准大气压的1%。这样的情况大概持续了7千万年，直到月球内部逐渐冷却，火山运动减少并停止喷发气体。月球的低引力环境不足以维持大气，于是大气散失到宇宙空间中。现如今我们仍可以通过阿波罗宇航员的照片隐约看到因大气折射现象而模糊的情形。也许在月球上某一区域，时至今日局部仍然不断放出微量气体。
冬夜里靠近地球两极的人们常会看到绚丽的极光，那正是由于太阳带电的粒子碰撞地球的两极磁场，在天空中发生放电时所产生的现象。在地球磁场的包裹下，绝大部分有害辐射粒子被“拒之门外”，使得地球上的生物得以“巴适”的活着。
今天的月球没有全球性的磁场圈层，但是根据对月球岩石的实验室分析，科学家发现月岩有磁性，个别岩石磁性很强。如果月球并不像地球内部那样拥有热核心，地月之间的距离又不会使月球从地球那儿传导到磁性，那么只能说明早期月球存在全球性磁场，才使得现如今的月球岩石有了剩磁。
五问：月球还“活”着吗？
描述一个星球是否还“活”着，一般是看它内部是否还存在地质运动。
地球内部是一个液态铁核，而月球内部的核心早年间被认为早已冷却。根据“月球勘测轨道探测器”、“嫦娥二号”、日本“月亮女神”探测器等发回的数据看，关于月球已“死”的结论下得为时尚早。
根据连续多年的跟踪研究，这些影像数据中反映出月球局部地区出现了地质滑坡等现象。造成滑坡的原因可能是陨石撞击，如果是大规模滑坡则有可能是来自月球内部的能量所致。
月球表面环形山口内壁滑坡现象（图片来源：NASA/LRO）
早在阿波罗登月计划期间，人类就将月震仪放在了月球表面。仪器记录下，28起月震似乎起源于月球地壳的上部数公里处，其规模与地球上5.5级地震一样强。产生月震的原因还可能是由于地球对月球所施加的引力造成的，也就是潮汐共振引起的规律性月球表面变形，从球形延伸变成椭球形，然后再变回原本的球形的过程。
月球上约摄氏度的昼夜温差，也会引发一些月震活动。热胀冷缩效应下，月岩膨胀收缩，引发局部月震。此外，让月球背锅的还有人类活动造成的震动。探测器主动撞击月球后能帮助人们更好地了解月震机制，毕竟探测器多重、体积多大都是我们已知的。
六问：人类真的登上过月球吗？
人类科技文明史上有很多谜团。“美国人是否上过月球”就是其中最让人拧巴的事儿。
在很多影视剧中，阿姆斯特朗登月被描绘成在摄影棚里完成的电影创作。很多热心于找茬儿的质疑者，通过搜索当年美国宇航局公布的登月影像资料上的“蛛丝马迹”，来证明这一切都是骗局。
“月球上没有风是真空状态，星条旗不可能迎风招展”、“宇航员站立时的影子方向不对”……还有更离谱的，“凭借当时的科技水平，人类很难把几乎是铜铁制成的大家伙运到月球上，如果真的能做到，那也是因为外星人的帮助”。看完这些，你是否佩服自己的同类们的奇思妙想？
事实上，登月发生的历史背景是冷战时代。年苏联人完成了人类首次太空之旅，大洋彼岸的美利坚人急切地要把太空主动权夺回来。“永远争第一”的信念使美国人把目光投向了遥远的月球。除了“阿波罗载人登月计划”，美国人还发展了获得多个人类第一的“水手计划”，不过这一切都不如年7月20日，通过电视直播向全球播送的阿姆斯特朗那句“这只是我一个人的一小步，但却是整个人类的一大步”经典名言。
图为奥尔德林在月球上留下的脚印。（图片来源：新华网）
美国人通过6次成功的发射，使12名宇航员登上了月球。由于苏联解体和当时国际形势的巨变，美国开始寻求在其他领域称霸，而渐渐对登月甚至探索月球失去了兴趣。以中国嫦娥探月工程为代表的世界新兴科技国家在上世纪末掀起了人类第二次探月高潮。
美国人真的登上过月球吗？笔者用在俄罗斯从事研究时一位同事的话来回答：“生活在21世纪的我们，不应该再去怀疑美国人是否登上过月球，况且能证明去过的证据实在太多了”。
七问：人类历史上为探索月球做了哪些努力？
从年伽俐略用自制望远镜观测月球开始，人类对于月球的