玉兔号突然“坏掉”，在月球只走 115 米，却挖出月球 43 亿年前秘密

咱们书接上文，2014年的1月25号，玉兔号月球车的官方微博上发了几个字，写的是“我坏掉了……”。玉兔号出毛病了。

到底出了啥毛病呢？运行机构出了毛病，月球车走不了了。从降落到现在，玉兔号一共走了114.8米左右。玉兔号因为太小了，动力不足，速度也不够快，一秒钟能走5厘米就算是不错的了。每小时只能走200米，某些乌龟的速度都可以达到每小时300米呢，其实这个兔子是真的跑不过乌龟啊。

所以啊，玉兔号登月以后已经1个多月了，刨去午睡和夜里休眠，真正能溜达的天数也就是21天。再说了，它登月也不是为了飙车，它总要走几步，就停下来考察一番，所以，3个礼拜时间，只溜达了115米的距离，也就是在一个足球场范围内溜达了一圈。

玉兔号巡视范围示意图

因为月球车距离太远，地面上的人也不知道这个家伙到底哪里出了问题，只能根据发送回来的数据进行推测验证。地面上还有一个1:1的模型，还有模拟的月球环境，可以根据参数，一次次在地面上进行重复。所有，有很多结论都是根据地面验证推测出的。

玉兔号探查过的大石头，起名字叫“龙岩”，的确有点像龙头

地面人员通过大量分析，发现了一个问题，玉兔号上有不少电缆是裸露在外的。在地面上，这些电线都没啥问题。但是到了月球上，那就不对了。在白天120度的高温之下，因为热胀冷缩的缘故，绝缘皮变软了。电线也变长了，原来还绷得比较紧，现在就松松垮垮，甚至垂下来了。

偏巧，月球上也并不是到处都平坦，还是有石头的。再说了，玉兔号就是奔着石头去的，土壤没啥可看的，就得溜达到半埋的岩石那边去看看，分析一下岩石的成份。但是啊，地面操纵人员大概是比较兴奋。根据后来大家复盘的时候推测。大概是大家只前进，不后退。当遇到石头剐蹭的时候，坚决前进，大家认为这点剐蹭没啥，结果万万没想到，下垂的电线皮子被刮破了。

后来，大家仔细看从月球上发送回来的照片，发现有些车辙印的确是很深，还可以看到碎石头。看来在行驶过这个地方的时候，玉兔号的确是花了不少力气。有可能就是在这个地方剐蹭了电线皮。

玉兔号正在转身，看转圈的车辙印，的确比较深

本来呢，电线皮子就薄，只有0.7mm厚。现在，在月球上一晒太阳，温度太高，已经变软了，很容易就剐蹭破了。但是大家都不知道，谁能想到电线皮子破了呢？于是就继续前进，电线破了皮，就很容易短路，两根电线什么时候搭上，这都是概率事件了。很有可能走到某处，终于搭上了，于是电动机的供电系统就出毛病了。所以，玉兔号就走不了了。

当然，这都是在地面的模型上复盘的时候做出的推测。毕竟没人真的上月球去把玉兔号翻过来，看看哪儿电线短路了。不过呢，这个推测有理有据，的确是个过去没有想到的问题。未来的玉兔2号，必须做出对应的修改。电线还是不要裸露在外了。能装到壳子里，尽量装进去。另外，6个轮子最好是独立操控，你总不能刮坏了一根电线，6个轮子全停下来吧。还是要加大冗余度。另外，行走算法上也要改，6个轮子坏了一个，你还得能正常控制方向，您别回头在月球上只能打转转，跟俾斯麦号似的。

地面控制人员想了好多办法，请了好多专家学者过来商量解决方案，最后还是没什么办法，玉兔号彻底走不了了。好在呢，虽然不能走，但是玉兔号上的其他仪器并没有出毛病，还是坚持工作。

玉兔号距离嫦娥3号着陆器底座没多远

接下来玉兔号又一次进入休眠期，等到2月12号，太阳出来了。玉兔号醒过来了。第二天，充足了电以后，玉兔号开始恢复工作。3月24号进入了下一个休眠期，预定于4月10号醒过来。到那时候，玉兔号也就超过了90天的预期工作寿命，未来每多活一天，都是赚的。

玉兔号在月球表面都获得了那些研究成果呢？首先，玉兔号发现了新型的月海玄武岩。玉兔号上带着粒子激发X射线谱仪和红外成像光谱仪这两种仪器。用这两种仪器对地表岩石进行了探查，发现这里的岩石和阿波罗登月，以及苏联月球系列探测器获取的岩石样本成分有差异。

地球上的钛铁矿

玉兔落地的地方不是被叫做“广寒宫”嘛。玉兔号走来走去，也只是探查了这么大点的面积。玉兔号在广寒宫紫微撞击坑附近采集到的月海玄武岩是一种新型的岩石，含有很富丰富的橄榄石和钛铁矿。根据样本分析，这个地区应该形成于29.6亿年前。按照过去的理论，月球上的地表大约都是40~32亿年前的火山喷发造成的。岩浆铺了一层，特别是在月海部分，几乎是被岩浆浇筑了一遍，所以显得很平坦，更加古老的地面都埋在下边了。但是，广寒宫地区的地表显然更加年轻。和过去的时间估计不太一样。

时间更年轻，成分又不同。所以，科学家们得出结论，月球的月幔差异性很大。地球的地幔成分，相对来讲就比较均匀。远古时期，月球一定经历过岩浆海洋年代。月球整个都是熔融状态。所以才在引力作用下，形成了这么圆的一个大球。而且从上到下，形成了分异，重的物质沉到核心，轻的物质漂在表面。表面上轻的物质冷却下来，形成了月球的表面硬壳。

阿波罗15号采集的橄榄玄武岩

按理说，既然那个年头既然都是融化的，也经历了上下对流和分异，物质应该混合比较均匀了吧。怎么会有那么大的差异呢？难道是，岩浆海洋的年代，有个大号的天体撞进了月亮，埋在里边啦？要不然你怎么解释呢？对吧。

这个成果发表在了著名的《自然-通讯》杂志上。科学家们就有这么大的本事，从一块石头的成分，就能推论出这么大一篇文章。

另外，玉兔号上的全景相机也借助昼夜阳光角度的变化，对月壤的反射率进行了研究，发现了非常强烈的“冲效应”。当阳光从正前方照射时，月面反射会突然增强。其实过去地面上的天文学家在研究小行星亮度变化的时候，就发现了这个现象，后来美国人搞阿波罗登月，阿姆斯特朗在拍照片的时候也发现了月壤具有这个特性。其实不只是月球，地表裸露，没有大气保护的天体多多少少都表现出了这种特性。

登月的宇航员影子周边有一圈亮光，就是因为这这个角度，月壤反光恰好特别强

通过分析这种现象，我国科学家推测出月壤颗粒大小大概是从亚微米到毫米级、孔隙度大约约68%等等重要参数，绘制出了角度和亮度的变化曲线。这些数据对未来载人登月工程非常有价值。

玉兔号上不是带着探地雷达呢吗？雷达波可以穿透一定深度的地面，会根据一层层的回波，确定地下的结构。广寒宫附近的地表下边分4层，不到1米的深度是风化层，说白了就是月壤。月壤都是无数次的小天体撞击，导致碎渣子乱飞，后来在月面高温低温不断循环之下，因为热胀冷缩不均匀，大颗粒碎成小颗粒，小颗粒碎成灰造成的。月球上没有风，小颗粒碎在哪里就是哪里，基本上没诺过窝，颗粒彼此之间没有长时间打磨，因此都是见棱见角的，这种特性和火山灰很像，不像普通的沙子和土壤。

风化层下边就是溅射毯层。说白了，某地被陨石砸了，很多碎石和灰尘，以及熔融的岩浆崩了出去，覆盖方圆几十里地。这种从天而降的覆盖物，压了厚厚的一层，这一层足有2~6米深。这东西也叫溅射堆积物，距离陨石坑的口越近，堆积物越多，越远就越少了。

再下边一层，就是古月壤层了，厚度4~11米，这层土的下边就是下伏玄武岩了。其实这也好理解。本来这一层古月壤层才是真正暴露在地表的土壤，没想到，附近某处被陨石砸了。崩出来的各种连七八糟的堆积物在这一层月壤上边又铺了一层。这层堆积物的顶部，慢慢的重新风华，重新变成细碎的新月壤。

玉兔号所在的这广寒宫地区，其实就是在一片广大的溅射毯层区域，8000万年前，曾经发生过一次小天体撞击事件。广寒宫地区就被厚厚的铺了一层堆积物。

玉兔号探地雷达数据解读

后来，根据数据分析，更深的地下还可以分成7层。这种重重叠叠的层次，反映了月球表面复杂的形成过程。月球表面没有板块运动，这一层一层的，要么就是火山喷发，或者是小天体砸过来，导致石头渣子乱飞，给旁边的地皮上铺了一层岩浆堆积物。顶部慢慢风化，形成风化层。要么就是附近的火山爆发，但是并不是那种爆炸性的，而是岩浆咕嘟咕嘟的冒出来，到处溢流。在地表又铺了一层，顶层又开始风华，形成月壤。所以，根据玉兔号的数据，科学家们大体可以知道。从39-32亿年前的雨海纪到32~15亿年前的埃拉托逊纪，这里起码发生了很多次火山喷发事件。而且火山爆发的类型还不一样。

美国的月球轨道勘察器恰好从玉兔号上空150公里处飞过。拍摄到了嫦娥3号和玉兔号。这是着陆前和着陆后的对比

玉兔号一直在月球上不断工作，成果颇丰。它不仅仅是简单的超期服役，而且还超了10倍多。它在月球上足足工作了972天，它一次次的休眠，又一次次的醒来。它一直在坚持发送数据，但是随着时间的推移，信号也变得模糊不清，一直到2016年的7月31号，玉兔号停止发送信号，至此任务才正式结束。

在当时，玉兔号算是创下了记录，它成了在月球表面工作时间最长的一个探测器了。不过呢，很快，它的这个记录又被它弟弟玉兔二号打破。

搭载玉兔二号的嫦娥4号任务可没那么简单。因为嫦娥4号要着陆的地方不太一样。是在南极附近的的艾特肯盆地，而且是在月球的背面。月球背面在当时，没有任何一个着陆器去过。嫦娥4号是开天辟地头一回啊。

月球正面明显比背面要平坦得多（月海面积广大）

那为啥要去月球的背面呢？因为月球的背面比正面更加古老。月球的正面天天和咱们地球脸对脸，地球巨大的引力对塑造月球的地形地貌是有影响的。所以，月球正面的火山爆发次数和规模都比背面要多的多。而且规模也更大。带来的影响就是经常岩浆洗地，动不动就在低洼处浇筑出几个月海。这就等于把月球表面更新了一遍。背面则不然，火山爆发很少，改变地形地貌的力量主要来自陨石撞击。所以啊，月球背面密密麻麻的全是撞击坑。古老的地形地貌比较丰富。

你要想研究月球早期的历史，就必须去背面找线索，正面都给你抹掉了。所以啊，咱们国家的科学家就盯上了月球南极附近的艾特肯盆地，因为这个盆地足够大，而且足够古老。

你怎么知道这个艾特肯盆地就是最古老的呢？你如何确定月球的地质年代呢？办法还是有的。苏联的地质学家哈巴科夫在1949年提出了一个办法。简单的说就是看叠压关系。月球上有个巨大的哥白尼环形山。这个大坑是被陨石砸出来的。砸下去的时候，有很多物质被抛洒到了周围，形成清晰的辐射纹路。从坑里喷溅出来的物质叠压在了过去的地表上。就像油画颜料画在画布上一样清晰。就看一层一层的颜料谁叠压着谁，就能分清先后顺序。哥白尼环形山的历史就很短，非常的新。

月球上层层叠叠的撞击坑，谁在上面，谁在下面还是可以分辨的。越往上越年轻

另外，月球上没有大气层，没有流动的水。地形地貌的改变很缓慢。一颗陨石砸下来，形成一个陨石坑，会千年万载的存留下去。新坑压在旧坑上，破坏了旧坑的形状。越是新坑，外形越是完整，越是旧坑，破坏就越严重，用这个办法也可以确定先后顺序。

当然，还可以统计撞击坑的密度分布，也能大致确定地层是老的还是新的，我们认为，被小天体撞击是个比较均匀的概率事件。某地到处都是坑，显然地层比较老，某地比较光滑，没几个坑。说明这里的地层很新。

1962年，美国地质调查局根据威尔逊山天文台绘制的哥白尼环形山附近地形地貌图，大致建立了一个月球年代划分雏形。咱们这个系列一开篇就已经说了，这些工作都是为以后的阿波罗登月做准备。当然，如何统计，如何把撞击频率和时间长短联系起来，大家还是有不同意见。一直到1977年，大家才建立了一个相对统一的标准。

另外，还有一种方法是看这些陨石坑的退化程度。一个新鲜出炉的陨石坑往往是外形完整，边缘锐利。月球虽然没有空气和水的侵蚀作用，但是太空里隔三差五就有微小的流星颗粒砸下来，这些小颗粒虽然砸不出陨石坑，架不住日积月累，也还是会抹平地形地貌。再加上月球本身的各种震动。陨石坑的边缘会变得越来越模糊不清。陨石坑在逐渐退化，逐渐被抹平。只要看看老化程度，大概也能估算出这个陨石坑的岁数。

还有呢，月球表面的月壤长期在太阳风的吹拂之下，在微流星长期的轰击下，会慢慢的“成熟化”。表面一层和下面的生土颜色不太一样。通过光谱分析，就可以辨别成熟度。一片月壤要是没有被翻动，表面的成熟度也就代表着这片地层的年龄，这也是一种月球地层断代的办法。

哥白尼环形山矗立在风暴洋的平原上，位置比较靠中，有点“月亮肚脐眼”的感觉

当然，根据陨石坑的叠压和老化程度判断年代比较粗糙，好在有美国阿波罗宇航员扛回来的石头样本，还有苏联人抓回来的几百克样品。这些标本可以校准根据叠压计算出的年代。

根据收集到的各种信息，我们现在可以大体还原出月球的整个历史了。大约在45亿年前，一颗火星大小的天体忒伊亚和地球发生了激烈的碰撞，忒伊亚和地球融合在了一起，飞溅出去的那些砟子环绕着地球转圈圈，后来，这些残余物质凝聚在一起，形成了原始的月球。目前大部分科学家已经接受了这种撞击假说。

月球一开始，几乎就是熔融状态，表面形成了覆盖全球的岩浆海洋，然后开始慢慢冷却，慢慢变成了一个岩石星球。所以这个时代也被称为“岩浆洋纪”，属于“冥月宙”。

如果你有机会看一下月球背面的照片，哪怕是黑白的，你也能看到在月球背面靠南极附近，有一大块椭圆型的地区颜色不太一样。这块区域似乎很特别。随着月球3D数据越来越丰富，越来越精确。大家发现这块地方明显是个大坑，直径大约在2400公里左右。这块地区就是著名的艾特肯盆地。现在大家普遍认定，这个大坑是43亿年前，一个直径170公里的小天体以10公里/秒的速度撞出来的。这场超大规模撞击，直接撞穿了月球的表层外壳，把表皮下方50~80公里深的月幔物质给挖出来了。那时候，月球还是个“溏心蛋”，内部还有熔融的岩浆。被撞出来的物质抛洒在了半径1200公里的范围之内。所以，我们才会觉得，这个地方颜色不太一样。

艾特肯盆地这个大坑的平均深度大概是2340米。月球上没有海拔这一说，这个数值是和月球表面平均值做对比得出来的。大坑边上的环形山最高处大概是8160米，最深处是平均基准面以下8810米。总体落差达到了1.7万米了。这个地方的月壳也很薄，周边平均都是60~80公里的厚度，坑里只有30公里厚。可见当年那场撞击规模多大。

43亿年前，那时候月球上的陨石坑还不太多。月球还是蛮光滑的。这场撞击规模太大，直接撞出了一个2400x2100公里的椭圆形大坑。在整个太阳系也是数一数二的规模了。这次撞击永久性的改变了月球的外貌。我国科学家就根据这次撞击，划分出了一个新的月球纪元，也就是“艾肯纪”。

艾肯纪也是“古月宙”的开端。因为年代久远，所以艾特肯盆地撞击坑后来被层层叠叠的小坑覆盖了，原本的样子模糊不清了，好在这个盆地够大够深，从3D地形里面还是很好分辨出来的。同时期的其他小型撞击坑就很难分辨了。

所以啊，这个艾特肯盆地非常重要，因为当初那颗小行星撞得太狠，导致这个地方几乎成了月球皮最薄的地方，而且这个撞击事件在咱们全太阳系也是数得着的。所以很有研究价值。

但是，月球的背面，我们地上是永远看不见的，没有办法建立直线联系。你如何让地球和月球的背面实现通信联系呢？当然是得想法子搭桥啊。鹊桥中继卫星就应运而生了嘛。

有关这档子事儿，我们下次再说。