「月球并没有真正黑暗的一面，事实上，它全部都是暗的。」 ——Pink Floyd，「Eclipse」
6月25日，一块月球碎片降落到地球上。
这是一块不小的碎片：近两公斤的岩石和尘埃，由中国嫦娥六号着陆器从月球地壳中钻取出来，几周前它刚刚抵达月球表面。这些样本被储存在火箭发射的返回舱内，与嫦娥六号母船在月球轨道会合，然后搭乘地球返回模块开始了长达38万公里的旅程，最终在内蒙古空降，等待热切的科学家们回收和研究。
这一成就与2020年嫦娥五号任务带回月球样本的壮举相似，只是有一个非常重要的区别：这一次，史无前例的是，这些物质来自月球的背面，也就是永远背对着地球的那一面。这需要额外的步骤，比如使用专门的月球轨道卫星来中继通讯，但科学回报可能值得这一切麻烦。研究者希望这些具有历史意义的样本中的矿物质能帮助解开行星科学中的一个长期悬而未决的谜团：为什么月球的背面与正面如此不同？
我们只看到一个月亮的面庞是因为月球自转一周所需的时间大致与绕地球公转一圈的时间相同。这不是巧合；这与地球对自然卫星的强大潮汐影响有关。结果是，我们大致可以把月球分为两个半球：总是面向我们的那一面——近侧面，和总是指向远处的那一面——远侧面。
任何凝视过月球的人都熟悉近侧面最突出的特点：许多大的、近乎圆形的深色斑点衬托在明亮的地表背景之上。古代的天文学家把这些深色特征称为「海」，因为从地球上看它们具有水样的外观。然而，它们实际上是玄武岩质火山矿物平原——固化的熔岩——很久以前从地下喷涌而出。近侧面的较亮区域更古老，布满撞击坑，反射率较高，从平原上升起。
天文学家曾长期假设月球大部分看不见的另一面类似近侧面。但太空时代的侦察打破了这些预期。1959年，苏联的月球三号航天器回传了第一张月球背面的照片，虽然画面粗糙模糊，但仍清晰地揭示了一个截然不同的景观。月球的背面几乎全是崎岖的高地，近侧面广阔的海洋缩小成了几个分散的暗斑。几十年后续的观测进一步加剧了两个半球间令人震惊的不对称性。比如，两颗环绕月球的重力恢复与内部实验室（GRAIL）航天器收集的重力数据显示，月球背面的平均地壳厚度比正面厚约20公里。
为什么两个半球如此不同？人们很容易想到地球的潮汐作用发挥了作用，但事情从来不会那么简单。
原因必须追溯到月球的诞生。目前科学家广泛接受的起源理论被称为巨撞击假说（也称为大撞击，我个人挺喜欢这个名字）。在这个场景中，在地球形成后不久，大约46亿年前，一个火星大小的世界——天文学家称之为忒伊亚，以希腊神话中盖亚的女儿提坦命名——以擦边的角度撞向地球。巨大的能量释放撕裂了忒伊亚，其核心沉入地球深处，而它的外层，加上大量的地球物质，被抛射到轨道上。
所有这些超热的岩石在太空中迅速冷却，形成了月球。科学家们仍在争论细节，但我们的卫星可能在短短几个月到几年内就从碎片中凝聚而成！那时，月球离地球比现在要近得多，可能只有现在距离的大约十分之一——在漫长的岁月中，潮汐力逐渐将其推得更远。
在如此近距离下，两者间的潮汐互动非常激烈，新形成的月球的自转可能在一年之内就被潮汐锁定。这远快于地壳形成和固化的速度，这意味着地球的潮汐拉力不可能是造成半球差异的原因。一定有其他的事情在最初地壳冷却时让远侧面变得更厚。
科学家们提出了几种想法，但没有一个完美地解释我们今天看到的差异。或许从大撞击的碎片中形成了第二个较小的月球，后来以缓慢的速度与较大的月球相撞，给远侧面覆盖了更多的物质。或者可能是新生月球内部的物理过程允许一侧变得较厚。
然后，在2014年，一组天文学家发表了一个新的、可能更好的解释。罪魁祸首不是地球的潮汐，而是地球本身。
在所有研究年轻月球演化的模型中，没有任何一个完全考虑到地球在月球天空中压倒性的大小。在月球形成后不久，地球如此接近以至于在月球上看，地球在天空中占据40度的角直径，覆盖的天区面积是今天的20倍。
记住，那时的地球是热的。忒伊亚的撞击会蒸发掉地球表面的大部分物质，其余部分则被熔化。在几百年甚至几千年的时间里，沸腾岩石约2000摄氏度的热量会烘烤月球的近侧面，将其加热到约1000摄氏度，而远侧面则会冷却到冰冷的温度。
这有深远的影响。起初，当月球还完全是熔融状态时，它会有炽热的岩石和金属大气。像钙和铝这样坚硬的元素沸点非常高，会在月球炙热的近侧面保持气态，而在较冷的远侧面则容易凝结。这些随风而来的元素会与远侧面的其他元素相互作用，形成相对较轻的矿物质，如长石，它们会浮在表面，逐渐形成那一侧较厚的地壳。
有趣的是，轨道调查确实显示远侧面的长石比近侧面多。此外，这个过程也可能在近侧面集中了其他矿物质，包括放射性矿物质，它们的作用是加热那里的地壳，允许岩浆最终爆发。这会淹没近侧面的大部分表面，形成深色的月海，而远侧面则几乎完全没有月海。
那么，这是否解开了神秘的月球半球差异之谜？这是目前最好的想法，当然还需要更多证据来支持它。嫦娥六号从月球背面带回的材料一旦科学家进行详细的化学分析，可能就会提供一些线索。
很有趣：有时人们把月球的背面称为「黑暗面」，但这是一种误解。它获得的光照与近侧面一样，在构成每一个完整月球日一半的两周阳光照射周期中。从这个意义上讲，Pink Floyd歌曲中的说法是正确的。这句话或许可以通过更诗意的解读来挽回：所谓「黑暗」面是我们更不了解的那一面。因为我们从地球上看不到它，而且它仍然大部分未被探索。
但这不像以前那样真实了。很快我们应该能找到自太空时代开始以来我们一直在问的问题的答案。我们已经绘制了月球背面的地图，现在我们甚至有了它的样本可供研究。洞察的火花就在地平线上，一个新的发现时代正在黎明到来。我们对月球背面的理解不会永远停留在黑暗之中。
