12月8日2時23分，嫦娥四號探測器搭乘長征三號乙運載火箭，開始了奔月之旅。她肩負著沉甸甸的使命：首次實現人類探測器月球背麵軟著陸。

 請注意這裏的關(guan) 鍵詞——月球背麵。

 曾經無數次舉(ju) 頭望明月的你，是否留意過，我們(men) 始終隻能看到月亮有玉兔和月桂樹的那一麵？沒錯，千百年來月球始終隻有一麵對著地球，另一麵始終背對地球。

 問題來了，是誰把月球變成了雙麵伊人？

同步自轉隻是表麵原因

 用一句話解釋這個(ge) 現象，也很容易：月球繞地球公轉一圈和月球自轉一圈的時間，都是28天左右。

 想象一下，繞大樹畫個(ge) 大圓圈，在大圓圈上均勻標出360個(ge) 刻度。始終麵對這棵大樹走一圈，用360步走完。在大圓圈上每走1步，身體(ti) 就傾(qing) 斜1度。走完時身體(ti) 也同時完成360度旋轉，回到原位。

 也就是說，當你用同樣的時間完成自轉和公轉時，你始終會(hui) 一麵對著大樹。月球始終一麵對著地球的現象也是如此。在天文學中，這叫同步自轉。

 然而，這隻是表麵原因。

 “月球形成早期，自轉速度比現在快多了。隻有幾個(ge) 小時，而不是現在的28天左右。”南京大學天文與(yu) 空間科學學院教授周禮勇告訴科技日報記者，對地球而言，月球也曾是“多麵伊人”。是數億(yi) 年來，月球自轉速度不斷變慢，慢到自轉和公轉周期幾乎一樣，才導致它始終一麵對著地球。

 所以，根本原因在於(yu) ，是誰給月球自轉踩了刹車？

潮汐力難辭其咎

 要解釋月球自轉變慢，潮汐力是最容易想到的因素。

 地球和月球相互繞轉，且相互具有萬(wan) 有引力，彼此都會(hui) 給對方施加潮汐力。地球上的潮汐現象，就與(yu) 月球對地球的引力有關(guan) 。

 住在海邊的人，會(hui) 發現海水一天有兩(liang) 次漲潮和落潮。一次是月亮在地球背麵時，另一次是月亮在頭頂時。

 周禮勇解釋說，這是因為(wei) 地球正對月亮的那麵，受到的月球引力更強；背對月亮的那麵，受到的月球引力較弱。引力的方向都朝著月球。而地球在繞月球轉時，無論哪個(ge) 點的離心力都一樣。離心力的方向與(yu) 月球施加於(yu) 地球的引力方向相反。

 如此一來，地球背對月球的那麵，受到的月球引力稍小於(yu) 離心力，麵對月球的那麵月球引力稍大於(yu) 離心力，最終兩(liang) 麵都感受到一個(ge) 離開地心方向的力。所以地球兩(liang) 側(ce) 的海水就漲起來了。

 “月球在繞地球轉時，同樣會(hui) 受到地球帶來的潮汐力。”周禮勇說，地球潮汐力的作用，是讓月球正對和背對地球的麵都鼓起來，讓月球變扁了。

 盡管月球上沒有海水，月殼、月幔和月核卻依然可以感受到潮汐力，並在月球內(nei) 部形成不斷湧動的固體(ti) 潮。這種固體(ti) 潮導致月球幔層之間不斷摩擦，轉變為(wei) 月殼內(nei) 部的熱能。這在幾十億(yi) 年時間內(nei) ，可以耗散月球部分動能。

力矩才是直接刹車機製

 不過，潮汐力帶來的摩擦耗散可能是有限的。

 中科院國家天文台研究員平勁鬆和同事們(men) 研究發現，月核與(yu) 月幔之間的流體(ti) 屬於(yu) 超低粘性層，這意味著潮汐力所引發的月核與(yu) 月幔之間的摩擦力很小，不至於(yu) 耗散月球太多動能。

 “關(guan) 鍵在於(yu) 潮汐作用引起的摩擦作用發生在月球內(nei) 部，這種過程隻能耗散掉地球、月球這個(ge) 係統的總機械能，而不能直接給月球自轉踩刹車。”周禮勇說。

 兩(liang) 位天文學者都認為(wei) ，最直接的刹車機製是地球與(yu) 月球之間的力矩作用。力矩是指作用力使物體(ti) 繞著轉動軸或支點轉動的趨向。

 周禮勇解釋說，月球在逐漸變扁的過程中，依然要在繞著地球公轉的同時自轉。想象在月球內(nei) 部，有一條與(yu) 地心和月心連線方向一致的長軸。長軸在瞬間是指著地心的，但由於(yu) 月球要自轉，下一瞬間這條長軸就會(hui) 偏過去，不再指著地心。

 這時，來自地球的潮汐力對月球這個(ge) 長軸的兩(liang) 端都會(hui) 產(chan) 生力矩。這個(ge) 力矩與(yu) 長軸偏移過去的方向相反，也就是跟月球自轉方向正好相反。這會(hui) 直接改變月球自轉的角動量，導致月球自轉速度逐漸減慢。

 天長月久，月球自轉周期和公轉周期變得相差無幾，最終有了我們(men) 在地球上看不到的“背麵”。