「月球並沒有真正黑暗的一面，事實上，它全部都是暗的。」 ——Pink Floyd，「Eclipse」
6月25日，一塊月球碎片降落到地球上。
這是一塊不小的碎片：近兩公斤的巖石和塵埃，由中國嫦娥六號著陸器從月球地殼中鉆取出來，幾周前它剛剛抵達月球表面。這些樣本被儲存在火箭發射的返回艙內，與嫦娥六號母船在月球軌域會合，然後搭乘地球返回模組開始了長達38萬公裏的旅程，最終在內蒙古空降，等待熱切的科學家們回收和研究。
這一成就與2020年嫦娥五號任務帶回月球樣本的壯舉相似，只是有一個非常重要的區別：這一次，史無前例的是，這些物質來自月球的背面，也就是永遠背對著地球的那一面。這需要額外的步驟，比如使用專門的月球軌域衛星來中繼通訊，但科學回報可能值得這一切麻煩。研究者希望這些具有歷史意義的樣本中的礦物質能幫助解開行星科學中的一個長期懸而未決的謎團：為什麽月球的背面與正面如此不同？
我們只看到一個月亮的面龐是因為月球自轉一周所需的時間大致與繞地球公轉一圈的時間相同。這不是巧合；這與地球對自然衛星的強大潮汐影響有關。結果是，我們大致可以把月球分為兩個半球：總是面向我們的那一面——近側面，和總是指向遠處的那一面——遠側面。
任何凝視過月球的人都熟悉近側面最突出的特點：許多大的、近乎圓形的深色斑點襯托在明亮的地表背景之上。古代的天文學家把這些深色特征稱為「海」，因為從地球上看它們具有水樣的外觀。然而，它們實際上是玄武巖質火山礦物平原——固化的熔巖——很久以前從地下噴湧而出。近側面的較亮區域更古老，布滿撞擊坑，反射率較高，從平原上升起。
天文學家曾長期假設月球大部份看不見的另一面類似近側面。但太空時代的偵察打破了這些預期。1959年，蘇聯的月球三號航天器回傳了第一張月球背面的照片，雖然畫面粗糙模糊，但仍清晰地揭示了一個截然不同的景觀。月球的背面幾乎全是崎嶇的高地，近側面廣闊的海洋縮小成了幾個分散的暗斑。幾十年後續的觀測進一步加劇了兩個半球間令人震驚的不對稱性。比如，兩顆環繞月球的重力恢復與內部實驗室（GRAIL）航天器收集的重力數據顯示，月球背面的平均地殼厚度比正面厚約20公裏。
為什麽兩個半球如此不同？人們很容易想到地球的潮汐作用發揮了作用，但事情從來不會那麽簡單。
原因必須追溯到月球的誕生。目前科學家廣泛接受的起源理論被稱為巨撞擊假說（也稱為大撞擊，我個人挺喜歡這個名字）。在這個場景中，在地球形成後不久，大約46億年前，一個火星大小的世界——天文學家稱之為忒伊亞，以希臘神話中蓋亞的女兒提坦命名——以擦邊的角度撞向地球。巨大的能量釋放撕裂了忒伊亞，其核心沈入地球深處，而它的外層，加上大量的地球物質，被拋射到軌域上。
所有這些超熱的巖石在太空中迅速冷卻，形成了月球。科學家們仍在爭論細節，但我們的衛星可能在短短幾個月到幾年內就從碎片中凝聚而成！那時，月球離地球比現在要近得多，可能只有現在距離的大約十分之一——在漫長的歲月中，潮汐力逐漸將其推得更遠。
在如此近距離下，兩者間的潮汐互動非常激烈，新形成的月球的自轉可能在一年之內就被潮汐釘選。這遠快於地殼形成和固化的速度，這意味著地球的潮汐拉力不可能是造成半球差異的原因。一定有其他的事情在最初地殼冷卻時讓遠側面變得更厚。
科學家們提出了幾種想法，但沒有一個完美地解釋我們今天看到的差異。或許從大撞擊的碎片中形成了第二個較小的月球，後來以緩慢的速度與較大的月球相撞，給遠側面覆蓋了更多的物質。或者可能是新生月球內部的物理過程允許一側變得較厚。
然後，在2014年，一組天文學家發表了一個新的、可能更好的解釋。罪魁禍首不是地球的潮汐，而是地球本身。
在所有研究年輕月球演化的模型中，沒有任何一個完全考慮到地球在月球天空中壓倒性的大小。在月球形成後不久，地球如此接近以至於在月球上看，地球在天空中占據40度的角直徑，覆蓋的天區面積是今天的20倍。
記住，那時的地球是熱的。忒伊亞的撞擊會蒸發掉地球表面的大部份物質，其余部份則被熔化。在幾百年甚至幾千年的時間裏，沸騰巖石約2000攝氏度的熱量會烘烤月球的近側面，將其加熱到約1000攝氏度，而遠側面則會冷卻到冰冷的溫度。
這有深遠的影響。起初，當月球還完全是熔融狀態時，它會有熾熱的巖石和金屬大氣。像鈣和鋁這樣堅硬的元素沸點非常高，會在月球炙熱的近側面保持氣態，而在較冷的遠側面則容易凝結。這些隨風而來的元素會與遠側面的其他元素相互作用，形成相對較輕的礦物質，如長石，它們會浮在表面，逐漸形成那一側較厚的地殼。
有趣的是，軌域調查確實顯示遠側面的長石比近側面多。此外，這個過程也可能在近側面集中了其他礦物質，包括放射性礦物質，它們的作用是加熱那裏的地殼，允許巖漿最終爆發。這會淹沒近側面的大部份表面，形成深色的月海，而遠側面則幾乎完全沒有月海。
那麽，這是否解開了神秘的月球半球差異之謎？這是目前最好的想法，當然還需要更多證據來支持它。嫦娥六號從月球背面帶回的材料一旦科學家進行詳細的化學分析，可能就會提供一些線索。
很有趣：有時人們把月球的背面稱為「黑暗面」，但這是一種誤解。它獲得的光照與近側面一樣，在構成每一個完整月球日一半的兩周陽光照射周期中。從這個意義上講，Pink Floyd歌曲中的說法是正確的。這句話或特許以透過更詩意的解讀來挽回：所謂「黑暗」面是我們更不了解的那一面。因為我們從地球上看不到它，而且它仍然大部份未被探索。
但這不像以前那樣真實了。很快我們應該能找到自太空時代開始以來我們一直在問的問題的答案。我們已經繪制了月球背面的地圖，現在我們甚至有了它的樣本可供研究。洞察的火花就在地平線上，一個新的發現時代正在黎明到來。我們對月球背面的理解不會永遠停留在黑暗之中。
