思想者小传

　　欧阳自远　中国科学院院士、中国科学院地球化学研究所研究员、国家天文台高级顾问、发展中国家科学院院士和国际宇航科学院院士。1993年以来，主要从事中国月球与深空探测的近期目标与长远规划制订，设计我国首次月球探测的科学目标、载荷配置以及第二三期月球探测的方案和科学目标，是中国月球探测工程首任首席科学家。

　　中国为什么要去探测月球？嫦娥一号、二号、三号取得了哪些成果？月球对我国的科技进步、经济发展，对老百姓的生活，究竟有着怎样的价值？这些问题值得认真回答和探究。

　　原来是地球的“女儿”

　　生活在地球上的人类，大概对两个天体最为熟悉。

　　一个是光芒万丈的太阳。它给地球带来光明和温暖，使我们的蓝色家园气象万千、万物生长、生机勃勃。

　　一个是圣洁无瑕的月球。自古以来，月亮都能激起人们的无限遐想，也萌生各种各样的神话传说、宗教信仰、风俗传统乃至哲学思想、文学艺术。我国古代的农历，就是根据月亮来制定的。对中国人而言，月亮象征着温馨、和谐，寄托着我们的思亲情结；还代表花好月圆，象征着喜庆、团圆和美满。

　　全世界大概有六七十个月亮神。比如，日本的月神叫辉夜姬。一对老夫妇砍竹子，一个小女孩从竹子里蹦了出来。一开始她只有手心大，但见风就长，三个月即长大成人。天皇知道了，要把她娶入皇宫，可辉夜姬不愿意，最后驾着天车奔向了月宫。这个神话有点类似嫦娥奔月。我曾见了日本月球探测的首席科学家，一起讨论科学问题。他说你们真会取名字，“嫦娥工程”一听就是中国的，而且跟月亮有关。现在，日本的月球探测工程也叫“辉夜姬工程”了。

　　古希腊也有月亮神，是太阳神阿波罗的妹妹，为狩猎神；古罗马、古印度、古埃及同样也有。全世界的月亮神还有一个共同的特点，即都是女性。这从一个侧面说明自古以来人类对于女性的依恋。

　　那么，月亮是怎么来的？为什么会在地球旁边呢？

　　对于月亮的来历，科学家们研究了好几百年，提出了各种各样的假说。近30年来，有一种理论越来越得到证明：大概在45亿年以前，太阳系形成不久，其中有大大小小的天体。一天，有个火星大小的天体撞上了地球，撞出了很多碎块。这些碎块就在地球边上慢慢汇集起来，最后形成了月亮。

　　我们给地球和月球做“亲子鉴定”后可以确证，月亮是地球的“女儿”。月亮跟随着地球“母亲”，地球“母亲”也一直携带着“女儿”月亮，一同经历了45亿年荒古而漫长的岁月。

　　45亿年前的这一撞，还给地球留下一个“残疾”。此前，太阳系的八大行星都是直着围绕太阳自转，它们的自转是逆时针方向的，围绕太阳的公转也为逆时针方向，且都在一个平面上，规规矩矩的。但地球被这一撞就被撞歪了，歪了23.5度。假如地球不歪，那么地球上就只有一个季节，而没有春夏秋冬。

　　用望远镜观测太阳系的行星还可以发现，除了地球外，火星也被撞歪了，而且比地球还更歪一点。金星则是被撞翻了，因而其他行星都是逆时针方向转的，只有金星顺时针方向转。木星太大了，歪得不多；天王星更惨，被撞“躺”下了，所以它是“躺”着围绕太阳转的。太阳系的八大行星大多“七倒八歪”的，这是现在观测到的情况。

　　让地球越转越慢

　　400多年前，意大利科学家伽利略用望远镜观测月亮，想看看月亮表面是什么样的。他发现月亮上有很多块黑斑，于是就把它们命名为“海洋”，最大的叫风暴洋，还有雨海、静海、丰富海等，共22个名字。

　　现在我们知道，月亮上一滴水都没有，更不会有海洋，而是有着巨大辽阔的平原。39亿年前，一些小天体撞击月亮后产生巨大的撞击坑，撞击坑的底部又撞出很深的裂缝，然后内部岩浆上升、形成火山喷发，火山熔岩流又把砸出来的这些大坑填得平平的，最终形成了一片片辽阔的平原。熔岩流凝结成黑色的玄武岩，形成了月球表面的一些黑色斑块。这种岩石地球上也有很多，也是黑色的。月亮上还有一些发亮的地方，是另外一种石头——斜长岩，颜色比较浅，反光强。

　　大家可能没有意识到，我们每天看到的月亮，其实是半个月亮。这是因为，月亮本身逆时针方向自转，还绕着地球公转，且公转的周期和自转的周期相等。所以，我们只能看到对着地球的这一面，而看不到另一面。同时，月亮上的一天也就相当于地球上的一个月。在月亮上，太阳一出来就是半个月，夜晚也是半个月，而且晚上特别冷，有零下180摄氏度。所以，我们的嫦娥三号在月亮上过夜，让人牵挂。

　　因为月亮离地球很近，又比较大，使得地球上的海洋产生了潮汐现象。潮汐的作用力正好跟地球自转的方向相反，所以地球在自转的时候，始终有一个很小的刹车力量，让地球越转越慢。这一点是有证据的。古代地球上有很多生物，它们身上有像树的年轮一样记录时间痕迹的标记，记录着那个时代的一天有多长、一年有多少天等。古生物学家把相关资料汇集起来研究发现，13亿年前，地球一年有546天，一昼夜的时间为16个小时。这也就是说，13亿年前，地球转得特别快，16个小时即可自转一圈。一直到恐龙灭绝的6500万年前，那时的一年还有376天，一天是23.4小时。而现在一年是365.25天，一天为23.934小时。

　　还有一个证据：2015年6月30日晚上12时，也即7月1日的零时，全世界的时钟都加了一秒。不过，一个人的一辈子最多加不了几秒。所以，个体对地球自转速度的变化没有太大的感觉。但长期来看，地球的确是越转越慢了。

　　潮汐还有一个作用，就是把陆地上的养分带到海洋，又把海洋生物冲到潮间带来，还让海洋的生物迁徙走向陆地。此外，潮汐还可以发电。仅就这些方面来说，月亮对人类是有很好作用的。

　　一个无声无息的世界

　　现在我们知道，月亮表面面积是3800万平方千米，地球和月球的平均距离是38万千米。但月亮还有一些其他特点，不少人可能还不是很清楚。

　　比如，月亮上没有空气，没有风，没有雨。月亮上听不见任何声音。在地球上说话大家都能听见，是因为说话振动了空气的分子，进而传至耳膜。可月球上没有空气，就算旁边有一个炸弹爆炸了，都不会听见声音。所以，月球又被视为一个死寂的世界。

　　因为真空，没有温度的传导，月亮上石头向阳的那面温度超过100摄氏度，而影子的这面没有太阳直照，只有零下130摄氏度至零下150摄氏度。在这样恶劣的环境下，想想都知道不会有什么生命。

　　月亮表面也有一层土壤，但很薄，最厚的地方大概只有20多米。月球的内部也像一个鸡蛋，和地球一样。它的里面都熔化过，重的东西往中心沉，轻的东西往上浮，所以就形成了月壳、月幔和月核，类似于地球的地壳、地幔和地核。

　　科学家是怎么知道月亮内部结构的呢？一个很重要的因素是，月球也有月震，像地球的地震一样。设置在月球表面的地震仪，记录到月震波的传播速度，由此可以分析出月核有多大、月幔有多厚、月壳有多厚。月球内部还有很多密度比较大的“瘤子”，这说明月球内部已经冷下去了，月球内部已经没有什么活力了。事实上，月震是很小的，每年最大的月震相当于1至2级的地震。

　　月球曾经有一个非常漂亮的磁场，跟地球一样。地球有南北极磁场，我们的老祖宗由此得以发明指南针，利用磁场感知方向。不过，地球的磁场在历史上曾经倒来倒去。现在这个磁场有80万年左右的历史，大概一两百万年以后地球的磁场可能会再倒过去。但即便倒了，地球也没有多大的损失。除了靠磁场导航的鸽子可能会飞出去后飞不回来外，其他的则没有太大的影响。

　　月球以前也像地球一样，有这样一个磁场，但现在没了。更准确地说，其实早在30亿年前就没了。月球的历史很简单，从诞生一直到30亿年前，非常活跃。但30亿年以来，就没有什么活力了。月球像人一样，经历了诞生、婴儿期、青少年期、中老年期，直至老态龙钟、濒临死亡。这里，“死亡”指的是月球内部的能量已经耗尽了。但好在，它还是会自转、公转，陪着我们的。

　　有多大开发价值

　　这样一个月亮，为什么还有不少国家和机构要投入巨资去探测呢？

　　上世纪50年代，当时的“超级大国”美国和苏联展开了一场探测月球的激烈竞赛。到上世纪70年代，这两个国家一共发射了100多个探测器。上世纪60年代初，美国提出并实施“阿波罗计划”，最后一共实现了6次载人登月，将12名宇航员送上月球。迄今为止，人类只有这12个人登上了另外一个天体。

　　“阿波罗计划”是当时世界上规模最大、耗资最多的计划，共投资了约254亿美元，相当于2005年的1360亿美元。参加这个计划的企业有2万多家、大学有200多所、科研机构逾80个，总人数超过了40万。由于“阿波罗计划”的高要求，催生了一大批高科技工业群体，后来进一步带动了世界科技的发展与工业的繁荣。美国人算了一笔账，投入产出比为1比14。很大程度上可以说，“阿波罗计划”是一个推动人类科技进步的工程。

　　经过20多年的反省，关于月球的价值，人们有了更为清晰的认识：

　　第一，月球有巨大的能源。人类在60多年前就制造出了氢弹，但氢弹要和平利用，还有很多问题需要解决。其中的一个难题就是核聚变原料——氢的同位素问题。氢有两个同位素，一个叫氘，一个叫氚。海水中有很多氘，但地球上很少有氚，而且氚是放射性的，不够安全。此外，这两个同位素反应后产生中子，对环境防护不利。于是，有科学家建议用氦-3来替代氚。氦-3是稳定核素，没有放射性，但它在地球上也同样极为稀少。其实，太阳风不断地把氦-3粒子注入到地球、月球、火星等天体的表面。只不过地球有很多保护层，如磁层、电离层、大气层等，导致氦-3进不来。月球的情况不一样，它的土壤里积累了大量太阳风注入的氦-3粒子。据估计，这种“来自月亮的原料”至少可以解决人类上万年的能源需求。

　　月球上还蕴藏着极其丰富的铀矿、钍矿、稀土矿、钛矿、铁矿、磷矿等。我国是全世界最多稀土矿的国家，内蒙古白云鄂博有很多稀土。但月亮上的稀土相当于好几万个白云鄂博矿，简直可以说是取之不尽、用之不竭的。

　　第二，月球的环境具有特殊价值。我们知道，月球的环境太恶劣了，超高真空、没有磁场、温差极大、弱重力。但从另一个角度看，这也是一个难得的好地方。比如，它是高洁净的、超高真空、没有磁场干扰、温差变化极大，很多新材料、药品、生物制品或许可以来此制备。同时，在月亮上观测天文，会看得更清楚；在月亮上开展一些特殊的科学实验，效果也会比地球上好很多。

　　第三，月球具有重大的军事战略地位。美国前总统肯尼迪说过一句话：“谁控制了太空，谁就控制了地球。”现在美国人换了一个说法，“谁控制了月球，谁就控制了环绕地球的太空，因而谁就控制了地球”。总的来看，月球是一个制高点，是一个潜在的新军事平台。如果在月球设置设施，只要1.3秒钟，就可以摧毁地面和地球空间上的各种设施和武器。

　　基于这几点，月球正吸引越来越多的国家和机构去探测。联合国规定，不能在月球上殖民，但月球的资源能源开发和利用秉持“谁先利用、谁先获益”的原则。以前，我们去不了月球，有关月球的很多讨论也没有资格参加。但现在不同了，我们不仅可以参与进去，而且拥有了一定的话语权，且有能力维护和拓展自己的正当权益。这一切基于很重要的一点，即我们一定要有到达月球的能力，我们要拥有和实现自己的“探月梦”。

　　中国有什么计划

　　上世纪末本世纪初，很多国家和机构参与到新一轮的探测月球中来，总共发射了14枚探测器。这里面，就有中国的嫦娥一号、二号和三号。对于月球探测，我们事实上准备了大约35年，此后又论证了大约10年。

　　俄罗斯的航天之父曾说过：地球是人类的摇篮，人类终将长大，离开自己的摇篮，慢慢扩展到整个太阳系。嫦娥一号就是我们中国人第一次尝试冲出地球摇篮的作品。它主要是对月球开展全球性、综合性的探测。我们的工程目标是发射一个绕月探测的卫星，把整个月球探测航天体系建设起来，并通过实践培养一支优秀的月球探测科技队伍。

　　嫦娥一号于2007年发射，它规规矩矩地按照设计的轨道走，走了13天14个小时19分钟。通过嫦娥一号，我们获取了当时世界上最好的一张全月球影像图和三维立体高程图；掌握了全月球的主要元素和放射性元素、主要矿物和各种岩石类型的分布图，以及近月空间环境特征与变化的海量数据；用微波辐射计来探测全月球的亮度温度及土壤层分布和厚度，并换算了氦-3资源的分布与资源量。可以自豪的是，氦-3的有关数据在全世界是中国第一次探测出来的，大概有130万吨。嫦娥一号在圆满完成全部科学探测任务后，最终按计划撞在月球上。

　　嫦娥二号有很多技术上的改进和科学上的提高。第一，直奔月球四天半，最后到达月球。第二，降低高度，飞抵月面100千米高处，为嫦娥三号着陆区展开精细探测。嫦娥二号提供了全月球7米分辨率的影像图、地形图和高程立体模型图，并飞到了日—地拉格朗日L2点，对准太阳，监测太阳的爆发与活动，一共工作了235天，积累了大量科学数据。嫦娥二号还与朝向地球飞来的“战神号”小行星交汇探测，获取了小行星的形貌、大小、表面特征与运行轨道等参数和图像。当前，嫦娥二号成了一颗绕着太阳飞行的人造小天体，距离地球3亿千米，而且越飞越远了。2029年它可能要拐回来，飞到地球的附近。

　　嫦娥三号主要是着陆器与“玉兔号”月球车软着陆，并在月面指定位置开展联合探测。着陆器落下去以后不能动了，就开展就位探测；月球车从着陆器上走下来，在月面行走开展巡视探测。着陆器与月球车开展联合探测，这在世界上是第一次的。

　　习近平总书记讲，我们把“玉兔号”的足迹刻在了月球上，也把中华民族非凡的创造力刻在了人类文明发展的光辉史册上。事实上，嫦娥三号的着陆器上设置了4台科学仪器，特别是近紫外天文望远镜，发现了许多新的天文观测成果等。月球车上也安装了4台科学仪器，特别是底部的雷达探测器，首次获得了月球车行进路线底部土壤层的结构。我们向国际天文学会申报将嫦娥三号着陆区命名为“广寒宫”，并得到批准。现在，月亮上终于有了一座得到全世界公认的“广寒宫”了。

　　根据计划，2017年年底我国将发射探测器，从月球上铲取和钻孔岩芯取样并返回地球。2018年前后，我国将有望率先实现人类探测器在月球背面的软着陆。如果说嫦娥一号的升空开启了中国人走向深空、探索宇宙奥秘的时代，那未来我们还要去“邻居”火星、金星家，甚至要飞得更远，探测太阳系中最大的行星木星，乃至探测整个太阳系。

　　此外，有两件事情威胁地球、威胁人类的安全：一是小行星。除了小行星带内的大量小行星外，地球近地空间也分布着密密麻麻的近地小行星，它们的大小和轨道各异，不时要撞击一下地球。小行星撞击地球，是诱发生物物种灭绝的杀手，值得警惕。二是太阳爆发，这也会对地球产生严重威胁。因此，我们需要未雨绸缪，积极探求规避小行星撞击地球等潜在危险的方案。

　　此前，我国科学家对降落在摩洛哥沙漠中的一块火星陨石进行了精细研究，确证陨石中的微细碳颗粒来自有机的生命物质。这表明，火星可能曾经繁衍过生命。隔了半个月以后，美国宣布好奇号火星车在火星岩石中找到了同样的情况。所以，现在不少人相信，火星可能繁衍过生命，但由于环境恶劣，生命没有办法得以持续。由此也引发了一个新的联想：火星是最像地球的，是不是可以改造火星，再造一个地球呢？

　　总之，我们应该飞得更远，也有能力飞得更远。这既是为中华民族的伟大复兴作出新贡献，也是为人类社会的持续发展作出更大贡献。

                         （本文根据演讲现场速记整理。整理人：李小佳）

荐稿人：ffy 2017-04-11  执行编辑：lry 2017-04-11  责任编辑：lxl 2017-04-14