# 月球背面：为什么几乎没有月海？

月球正面布着大片深色月海，背面却几乎没有。更奇怪的是，嫦娥四号和嫦娥六号着陆的南极-艾特肯盆地，月壳并不厚，月海仍只有零星几处。若只按月壳厚薄来解释，这里本该更容易形成月海。嫦娥六号带回的样品，为这组反差提供了什么线索？

月球图像来自月球勘测轨道飞行器（[NASA](https://svs.gsfc.nasa.gov/4720/)）。更新于2026年10月4日。

## 熟悉的那张脸

肉眼能看到的暗斑是月海：熔岩冷却后留下的玄武岩平原。古人把这些阴影想象成玉兔或蟾蜍的轮廓。[中国科学院](https://igg.cas.cn/kxcb/kxpj/kpdt/202512/t20251231_8093954.html)

按月球勘测轨道飞行器相机（LROC）团队绘制的月海边界计算，月海约占朝向地球这个半球的30%。

月球自转一周的时间正好等于绕地球公转一周的时间，约27.3天。这就是潮汐锁定：从地球上看，月球始终是同一面。[NASA](https://science.nasa.gov/moon/tidal-locking/)

从北极上方俯视。黄点是月面上同一个地点在轨道上四个时刻的位置：它始终朝着地球，可见月球自转了一周。大小和距离未按比例。

## 从地球上能看到哪里

虚线是东经90°经线，也就是朝向地球那个半球的边界。它左边的危海，从地球上看是月面边缘附近的一个椭圆。

这条边界并不固定。月球轨道是椭圆，自转轴又相对轨道面倾斜，从地球上看，月球会轻微“摇摆”，边缘之外的一小部分轮流露出来，这叫天平动。累计起来，从地球上最多能看到月面的59%，其余41%从地球上永远看不到。[NASA](https://pwg.gsfc.nasa.gov/stargaze/Smoon4.htm)

## 在背面，月海只占2%

同一个月球，同样的光照，深色的平原几乎不见了：按同一份边界数据计算，月海只占这个半球的2%左右。

- 30%：正面被月海覆盖的比例
- 2%：背面

背面得到的阳光和正面一样多：新月时，背面几乎全被照亮；满月时，背面是黑夜。它缺的是月海。

![月球正面：深色的月海占了将近三分之一。](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/img/near.webp)

![月球背面：浅色地面上布满撞击坑，只有几块深色斑块。](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/img/far.webp)

同一幅图、同样的光照，分别以经度0°和180°为中心。LROC相机影像镶嵌图，由[NASA科学可视化工作室](https://svs.gsfc.nasa.gov/4720/)处理。

这两个比例由本页根据[LROC团队绘制的月海边界](https://data.lroc.im-ldi.com/lroc/view_rdr/SHAPEFILE_LROC_GLOBAL_MARE)（Nelson等，2014；范围为南北纬65°之间）计算，分母是整个半球的面积。

## 第一批照片：月球3号

1959年以前，除了天平动露出的边缘地带，没有人见过这个半球。10月7日，苏联的月球3号探测器飞到它的上空，在距月面6万多千米处，用40分钟拍了29张照片，覆盖背面约70%。现在这颗月球的朝向，是NASA为这次拍摄重建的视角：北纬12°、东经120°上空。[NASA NSSDCA](https://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/object_page/lu3_1.html) · [NASA](https://svs.gsfc.nasa.gov/4109/)

照片很模糊，但足以看出：那一边几乎没有月海。照片上能辨认出[莫斯科海](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/3682)和[齐奥尔科夫斯基撞击坑](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/6108)。在国际天文学联合会（IAU）和美国地质调查局（USGS）的[行星地名库](https://planetarynames.wr.usgs.gov/GIS_Downloads)里，批准年份为1961年的背面地名共有18个，这两个都在其中；还有一个以南北朝数学家[祖冲之](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/6110)命名（地名库拼作 Tsu Chung-Chi）。月球上的黄点标出的就是它们。

## 1970年，一次通过约500个背面地名

1970年8月，国际天文学联合会在英国布赖顿召开大会，一次通过了约500个背面撞击坑的名字。这些名字由一个工作组根据美国月球轨道器系列和苏联探测器3号（Zond 3）传回的照片提出。地名库里批准年份为1970年的，还有张衡、郭守敬、石申和万户。按2026年10月4日下载的地名库统计，背面有728个地名，正面有1295个（不含以字母编号的卫星坑）。[NASA](https://ntrs.nasa.gov/citations/19710009151)

背面还有两个与罗马尼亚有关的名字。[Haret](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/2363)撞击坑直径30千米，1970年命名，纪念斯皮鲁·哈雷特：他1878年在巴黎取得博士学位，论文研究行星轨道长轴的不变性，1900年前后出任罗马尼亚教育大臣，主持建立了该国的现代学校体系。它的中心距嫦娥四号着陆点420千米。

北边的[Oberth](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/4387)撞击坑直径50千米，1997年命名，纪念现代航天学的奠基人之一赫尔曼·奥伯特。他1894年生于锡比乌，当时属奥匈帝国，今属罗马尼亚。

## 背面的月壳更厚

颜色表示月壳厚度，由NASA的两颗GRAIL（重力回溯及内部结构实验室）探测器2012年测得的重力数据推算而来。颜色深，月壳薄；颜色浅，月壳厚。

- 30～39千米：正面的平均月壳厚度（四个已发表模型）
- 38～47千米：背面

在GRAIL团队发表的四个模型里，背面月壳平均都比正面厚8～9千米。一种常见的解释是：背面月壳较厚，岩浆更难到达月面。

![正面的月壳厚度：颜色偏深，圆形月海下方最深。](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/img/near-crust.webp)

![背面的月壳厚度：北部和中部颜色很浅，南部有一大片深色。](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/img/far-crust.webp)

月壳厚度，从0千米（深紫）到60千米以上（浅黄）。采用[Wieczorek等（2013）](https://doi.org/10.1126/science.1231530)根据GRAIL数据建立的[模型1](https://doi.org/10.5281/zenodo.997347)。

但这个解释有一处说不通，就在同一幅图上：背面南部那一大片深色。

## 月壳薄，月海还是少

那片深色是月球上已知最大的撞击盆地：南极-艾特肯盆地，直径约2500千米，平均深约10千米。现在颜色表示高程，画出的轮廓只是大致范围。[NASA](https://science.nasa.gov/moon/lunar-craters/what-is-the-south-pole-aitken-basin/)

盆地内部的月壳很薄：按本页对四个模型的计算，以盆地中心为圆心、半径900千米的范围内，月壳平均厚度比正面的平均值薄9～11千米。但盆地内的月海玄武岩只分布在少数区域。可见月壳厚度不足以单独解释月海的分布，研究者因此也在月幔中寻找其他解释。

嫦娥四号和嫦娥六号都落在这个盆地里。

![南极-艾特肯盆地一带的高程图：背面南部有一大片蓝色的低地。](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/img/spa-elev.webp)

南极-艾特肯盆地一带的高程，由LOLA激光高度计测得（[NASA科学可视化工作室](https://svs.gsfc.nasa.gov/4720/)）。蓝色低于平均面，棕色和白色高于平均面。

## 嫦娥四号：首次月背软着陆

北京时间2019年1月3日10时26分，嫦娥四号落在南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑，坑的直径186千米。这是人类探测器首次实现月球背面软着陆，随后玉兔二号月球车驶上月面。[国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c6805034/content.html)

在这里永远看不到地球，无线电信号也就无法直达：月球本身挡在中间。着陆前七个月，鹊桥中继星先行发射，进入环绕地月拉格朗日L2点的晕轨道（Halo轨道）。L2点在月球之外约6.5万千米处，中继星在那里能同时看到着陆点和地球。

嫦娥四号任务通信链路示意图（2019年）：鹊桥中继星运行在环绕地月L2点的晕轨道（Halo轨道）上。未按比例。[国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758844/n6760026/n6760027/c6804711/content.html)

2019年2月，国际天文学联合会[批准了中国提出的五个地名](https://iauarchive.eso.org/news/pressreleases/detail/iau1901/)。着陆点叫天河基地，天河是银河的古称；周围三个小撞击坑叫织女、河鼓、天津，都取自中国古代星官，织女和河鼓来自牛郎织女的传说，这里的“天津”也是星官，不是城市；冯·卡门撞击坑的中央峰叫泰山，取自山东泰山。[国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758844/n6760026/n6760027/c6805638/content.html)

撞击坑本身1970年以[西奥多·冯·卡门](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/6440)命名。1939年，钱学森在加州理工学院取得博士学位，导师正是冯·卡门。[国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758968/n6758974/c6802939/content.html)

## 嫦娥六号：首次月背采样返回

五年后，北京时间2024年6月2日6时23分，嫦娥六号落在阿波罗盆地南部，在天河基地以东632千米。阿波罗盆地直径524千米，同样在南极-艾特肯盆地之内。这次的通信由当年3月发射的鹊桥二号中继星承担，它运行在周期24小时的环月大椭圆轨道上。[国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10541444/content.html) · [国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10503942/content.html)

2024年6月25日，返回器带着1935.3克月球样品着陆。这是人类首次实现月球背面采样返回。[国家航天局](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10567320/content.html)

2024年8月，国际天文学联合会批准了着陆点一带的11个地名。着陆点在地名库里的名称是 Statio Tianjiang，[词条释义](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/16328)为“中国古代星图中的星官名，意为天上的河”。

## 月背也喷过岩浆，源区却较冷

样品只来自一个地点，能反映的也只是当地的历史；而这里恰恰是“月壳厚，岩浆难以到达月面”这一解释最说不通的地方。

- 这里至少有过两期火山活动。两项独立的定年都表明，样品里的玄武岩绝大多数形成于约28亿年前（[《自然》，2024](https://www.nature.com/articles/s41586-024-08382-0)；[《科学》，2024](https://doi.org/10.1126/science.adt1093)）；《自然》的那项研究还测到一块约42亿年的玄武岩碎屑。
- 年轻玄武岩的月幔源区几乎不含克里普（KREEP）组分（《科学》，2024；[《自然》，2025](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09131-7)）。克里普富含放射性生热元素，在正面集中于风暴洋一带（[NASA](https://ntrs.nasa.gov/citations/20140017199)）。
- 一项研究根据年轻玄武岩的成分估算，它的月幔源区温度比正面玄武岩的源区低约100℃（[《自然·地球科学》，2025](https://www.nature.com/articles/s41561-025-01815-z)）；另一项研究估算，它的含水量可能也更低（[《自然》，2025](https://www.nature.com/articles/s41586-025-08870-x)）。
- 一项研究把样品中撞击熔融岩石约42.5亿年的年龄，解释为南极-艾特肯盆地的形成年代（[《国家科学评论》，2025](https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf103)）。

目前能说的是：嫦娥六号样品中的年轻玄武岩，月幔源区比正面玄武岩的源区更冷，克里普组分也更少。2025年的一项研究分析了月球重力对潮汐的响应，推断正面月幔目前的温度比背面高约100～200 K（[《自然》，2025](https://www.nature.com/articles/s41586-025-08949-5)）。但样品只来自一个地点，整个背面是否一直更冷，现在还不能确定。

月球两面为什么不同，还没有定论。有的模型显示，形成南极-艾特肯盆地的那次撞击可能触发月幔物质重排，使富含生热元素的物质向正面迁移（[《自然·地球科学》，2022](https://www.nature.com/articles/s41561-021-00872-4)）；有的假说认为，早期月球曾与一颗较小的伴月缓慢合并（[《自然》，2011](https://www.nature.com/articles/nature10289)）；还有研究提出，早期地球的热辐射影响了月球两侧的温度，使更多形成月壳的物质沉积在较冷的背面（[2014](https://arxiv.org/abs/1406.2020)）。这些机制都还没有得到证实。

## 转动月球看看

每个地名的年份，是国际天文学联合会批准它的年份。正面的地名其实古老得多：IAU在1935年采纳的命名体系，沿用的是17世纪以来月面图上的名字。[NASA](https://ntrs.nasa.gov/citations/19780004017)

### 月球上的几个地方

- **天河基地（Statio Tianhe）**（南纬45.5°，东经177.6° · IAU，2019年）：嫦娥四号着陆点，2019年1月3日。
- **Statio Tianjiang**（南纬41.6°，西经154.0° · IAU，2024年）：嫦娥六号着陆点，2024年6月2日；距天河基地632千米。
- **Haret**（南纬58.8°，西经176.2° · 撞击坑，30千米 · IAU，1970年）：纪念罗马尼亚数学家、教育大臣斯皮鲁·哈雷特（1851—1912）。距天河基地420千米。
- **Oberth**（北纬62.5°，东经154.8° · 撞击坑，50千米 · IAU，1997年）：纪念航天先驱赫尔曼·奥伯特（1894—1989），他生于今罗马尼亚的锡比乌。
- **祖冲之（Tsu Chung-Chi）**（北纬17.2°，东经145.2° · 撞击坑，29千米 · IAU，1961年）：纪念南北朝数学家祖冲之。批准年份为1961年的18个背面地名之一。
- **莫斯科海（Mare Moscoviense）**（北纬27.3°，东经148.1° · 月海 · IAU，1961年）：背面为数不多的月海之一，在月球3号的照片上被辨认出来。
- **齐奥尔科夫斯基（Tsiolkovskiy）**（南纬20.4°，东经129.0° · 撞击坑，184千米 · IAU，1961年）：纪念康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857—1935）。坑底被深色玄武岩覆盖，在月球3号的照片上也能分辨。
- **静海基地（Statio Tranquillitatis）**（北纬0.7°，东经23.5° · IAU，1970年）：阿波罗11号着陆点，在正面。
- **广寒宫（Guang Han Gong）**（北纬44.1°，西经19.5° · IAU，2015年）：嫦娥三号着陆点，在正面。

## 背面也有白天

月相和从地球上看到月球的哪一面无关。太阳总是照亮月球的一半；月球绕地球运行时，从地球上能看到的被照亮部分时多时少。满月时，背面是黑夜；新月时，背面几乎全被照亮。

简化的几何模型：圆轨道，不考虑轨道倾角、天平动和月食。百分比表示圆面被照亮的比例。[NASA](https://science.nasa.gov/moon/moon-phases/)

### 两次新月之间为什么是29.5天

相对于恒星，月球绕地球一周约需27.3天（恒星月）。这段时间里，地球也在绕太阳的轨道上向前走了一段，月球还要再走两天左右，才能重新回到地球和太阳之间。所以一个朔望月约为29.5天。

## 在冯·卡门撞击坑，看不到地球

最早亲眼看到月球背面的人，是阿波罗8号的弗兰克·博尔曼、詹姆斯·洛弗尔和威廉·安德斯，时间是1968年12月24日。同一天，安德斯拍下了地球从月平线上升起的照片。[NASA](https://www.nasa.gov/history/50-years-ago-apollo-8-in-lunar-orbit/)

照片里的地球之所以“升起”，是因为阿波罗8号正在轨道上运动。站在月球正面的中央，地球几乎一动不动地挂在天上；在冯·卡门撞击坑，则根本看不到地球，嫦娥四号因此需要中继星。

![灰色的月平线之上，蓝白相间的地球悬在漆黑的太空中。](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/img/earthrise.webp)

“地出”，1968年12月24日。摄影：[NASA / 比尔·安德斯，阿波罗8号](https://science.nasa.gov/resource/apollo-8s-iconic-earthrise/)。图像已缩小。

## 页面上的月球是怎么做的

影像是[NASA科学可视化工作室](https://svs.gsfc.nasa.gov/4720/)2025年12月发布的月球彩色全图，由月球勘测轨道飞行器上LROC相机的影像镶嵌而成，两极地区用分辨率较低的图补齐。NASA说明这幅图以观感为主，不能用于测量。全图光照均匀，本页略微提高了对比度。它不是某一时刻拍下的单张照片。

高程来自同一探测器的LOLA激光高度计。月壳厚度采用Wieczorek等（2013）发表的模型1。它是模型，依赖对月壳密度和孔隙度的假设，所以本页给出全部四个模型的平均值：正面30～39千米，背面38～47千米。

盆地内部的月壳厚度，取各模型0.25°网格在盆地中心周围900千米范围内按面积加权的平均值；中心位置（南纬53°、东经191°，即西经169°）采用[Garrick-Bethell和Zuber（2009）](https://doi.org/10.1016/j.icarus.2009.05.032)的结果。月海面积根据LROC团队在南北纬65°之间绘制的月海边界计算，分母是整个半球的面积：占正面的30%，占背面的2%，占全月面的16%。地点之间的距离按大圆弧计算，坐标取自IAU地名库，月球半径取1737.4千米。本页所说的“背面”，指中心点经度超过东经或西经90°的所有地方。地名数量按2026年10月4日下载的地名库统计。

月球3号的原始照片见[NASA NSSDCA图像目录](https://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/object_page/lu3_1.html)；从轨道上拍到的嫦娥四号、嫦娥六号着陆器影像见[LROC相机网站](https://lroc.im-ldi.com/images/1374)。

## 资料来源

查阅日期：2026年10月4日。

### 地图和数据

- [NASA科学可视化工作室，CGI Moon Kit](https://svs.gsfc.nasa.gov/4720/)：LROC彩色全图和LOLA高程。署名：NASA’s Scientific Visualization Studio；LROC数据：NASA / GSFC / Arizona State University。
- [LROC全月月海边界](https://data.lroc.im-ldi.com/lroc/view_rdr/SHAPEFILE_LROC_GLOBAL_MARE)（Nelson等，2014）。NASA / GSFC / Arizona State University。
- [M. A. Wieczorek等，“The crust of the Moon as seen by GRAIL”，《科学》，2013](https://doi.org/10.1126/science.1231530)；[模型数据](https://doi.org/10.5281/zenodo.997347)（[BSD三条款许可](https://mariuscomper.uk/cealalta-luna/assets/LICENSE-GRAIL.txt)）。
- [IAU/USGS行星地名库](https://planetarynames.wr.usgs.gov/GIS_Downloads)：地名、坐标、直径和批准年份。

### 月球3号、阿波罗8号和月球的运动

- [NASA NSSDCA，月球3号](https://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/object_page/lu3_1.html)；[NASA科学可视化工作室，“Lunar Far Side: From Luna 3 to LRO”](https://svs.gsfc.nasa.gov/4109/)。
- [NASA，月面命名工作组报告（1970）](https://ntrs.nasa.gov/citations/19710009151)；[NASA，月面命名史](https://ntrs.nasa.gov/citations/19780004017)。
- [NASA，阿波罗8号进入月球轨道](https://www.nasa.gov/history/50-years-ago-apollo-8-in-lunar-orbit/)；[“地出”](https://science.nasa.gov/resource/apollo-8s-iconic-earthrise/)。
- NASA：[潮汐锁定](https://science.nasa.gov/moon/tidal-locking/)；[月相](https://science.nasa.gov/moon/moon-phases/)；[天平动](https://pwg.gsfc.nasa.gov/stargaze/Smoon4.htm)；[南极-艾特肯盆地](https://science.nasa.gov/moon/lunar-craters/what-is-the-south-pole-aitken-basin/)；[Garrick-Bethell和Zuber，《伊卡洛斯》，2009](https://doi.org/10.1016/j.icarus.2009.05.032)：盆地中心。
- [中国科学院地质与地球物理研究所科普文章](https://igg.cas.cn/kxcb/kxpj/kpdt/202512/t20251231_8093954.html)：月海与玉兔、蟾蜍的想象。
- 斯皮鲁·哈雷特：[圣安德鲁斯大学MacTutor数学史档案](https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Haret/)。赫尔曼·奥伯特：[新墨西哥太空历史博物馆](https://nmspacemuseum.org/inductee/hermann-j-oberth/)。

### 嫦娥四号和嫦娥六号

- 国家航天局：[嫦娥四号着陆](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c6805034/content.html)；[鹊桥中继星](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758844/n6760026/n6760027/c6804711/content.html)；[着陆区地名](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758844/n6760026/n6760027/c6805638/content.html)；[钱学森与冯·卡门](https://www.cnsa.gov.cn/n6758968/n6758974/c6802939/content.html)。
- [国际天文学联合会2019年2月15日新闻稿](https://iauarchive.eso.org/news/pressreleases/detail/iau1901/)：五个地名。地名库词条：[Statio Tianjiang](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/16328)、[Tsu Chung-Chi（祖冲之）](https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/6110)。
- 国家航天局：[嫦娥六号着陆](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10541444/content.html)；[返回器着陆](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10565180/content.html)；[样品质量](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10567320/content.html)；[鹊桥二号](https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10503942/content.html)。
- [J. Liu等，《自然·通讯》，2019](https://www.nature.com/articles/s41467-019-12278-3)：嫦娥四号的精确位置。[LROC](https://lroc.im-ldi.com/images/1374)：嫦娥六号的位置。

### 样品研究和几种假说

- [Q. W. L. Zhang等，《自然》，2024](https://www.nature.com/articles/s41586-024-08382-0)；[Z. Cui等，《科学》，2024](https://doi.org/10.1126/science.adt1093)：玄武岩年龄。
- [Q. Zhou等，《自然》，2025](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09131-7)：亏损的月幔源区。[S. He等，《自然·地球科学》，2025](https://www.nature.com/articles/s41561-025-01815-z)：温度。[H. He等，《自然》，2025](https://www.nature.com/articles/s41586-025-08870-x)：水含量。
- [B. Su等，《国家科学评论》，2025](https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf103)：盆地年龄。[R. S. Park等，《自然》，2025](https://www.nature.com/articles/s41586-025-08949-5)：今天的月幔。
- [N. Zhang等，《自然·地球科学》，2022](https://www.nature.com/articles/s41561-021-00872-4)；[M. Jutzi、E. Asphaug，《自然》，2011](https://www.nature.com/articles/nature10289)；[A. Roy、J. T. Wright、S. Sigurdsson，《天体物理学报通信》，2014](https://arxiv.org/abs/1406.2020)；[NASA，风暴洋地区](https://ntrs.nasa.gov/citations/20140017199)。

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