在神秘的宇宙蒼穹中，月球如同懸掛於夜空的明珠，吸引了無數人的目光，這顆地球的忠實搭檔，藏着無數奧秘：它如何影響潮汐，表面為何坑窪遍布？而這一切，不僅關乎自然界的法則，更與人類社會的節律息息相關。中國國家地理大講堂《月色之下》線下專場中，三位嘉賓分享了一場關於探月、月球生態與天文攝影的演講。張金海，這位深耕月球探測領域的資深研究員，以嚴謹的科學態度和精湛的技術，為人類揭開了月球內部結構的一角；謝更新，在月球上播撒生命的種子，見證了月球上第一片綠葉的誕生，書寫了生命探索的傳奇；于海童，這位浪漫的天文攝影師，用鏡頭捕捉月亮的軌跡，賦予了天文攝影無盡的美學價值。他們三人，以不同的方式，共同詮釋了人類對月球的無限遐想與不懈探索，讓這輪明月更加璀璨奪目，照亮着人類探索宇宙的夢想之路。
01
從肉眼觀察到深空探索
月球作為地球最近的鄰居，自古以來便承載着人類無盡的遐想與探索的慾望。從古人的舉頭望月到現代科學的深空探測，人類對月球的認知不斷深化。隨着科技的日新月異，人類不再滿足於遙遠的凝視，而是渴望親身踏足那片土地，揭開其深藏的奧秘。月球，這個擁有光滑正面與崎嶇背面的二元結構天體，以其獨特的魅力，引領着人類探索的腳步不斷向前。
月球表面的圖案，在古人的眼中，化作了一隻殘疾的兔子和一隻癩蛤蟆的對話，這樣的想像充滿了童趣與浪漫。月相的變化，更是古人觀察時間、指導農耕的重要依據，從月初的纖細月牙，到中秋的圓滿明月，月球以其獨特的節奏，伴隨着人類的生息繁衍。
月背，這片從未被人類直接踏足的未知領域，其坑坑窪窪的地貌，彷彿是大自然用億萬年時間雕琢的藝術品，記錄著月球乃至太陽系早期的滄桑巨變。科學家們深知，要解開月背之謎，僅憑望遠鏡的觀測遠遠不夠，必須近距離、深入地探索其內部結構與物質組成。於是，雷達探測技術應運而生，成為窺探月球深處秘密的「透視眼」。
在這一場探索月球的壯麗征程中，中國的探月工程無疑書寫了濃墨重彩的一筆。嫦娥系列探測器的相繼發射，不僅展示了中國航天事業的飛速發展，更為全人類對月球的認知貢獻了寶貴的科學數據。其中，嫦娥三號與嫦娥四號探測器更是實現了中國航天史上的重大突破。
中國科學院地質與地球物理研究所研究員張金海作為骨幹成員參與了我國探月工程和首次火星探測任務，完成了嫦娥三號、嫦娥四號和天問一號巡視雷達探測的數據處理和成像工作。嫦娥三號，作為中國首個實現月面軟着陸的無人探測器，於2013年成功降落於月球正面的虹灣地區。它攜帶的巡視雷達深入月表之下，探測到了月球淺層的地質結構，為人類提供了關於月球內部構造的寶貴線索，而嫦娥四號更是邁出了歷史性的一步，在馮卡門隕石坑着陸，並部署了玉兔二號月球車對南極-艾特肯盆地進行探測。
張金海深耕月球探測領域多年，對月球的地質結構、物質成分以及演化歷史有着深刻的理解。他帶領團隊，利用嫦娥系列探測器傳回的數據，對月球內部結構進行了細緻入微的分析，特別是針對月背複雜地貌的形成機制，提出了諸多創新性的見解。
在張金海研究員的眼中，每一組數據都蘊含著月球歷史的秘密，每一條雷達探測的波形都可能是解開月球演化之謎的關鍵。他常說：「月球不僅是地球的鄰居，更是我們理解太陽系早期歷史的重要窗口。」正是這份對科學的執着與熱愛，讓他和他的團隊能夠在浩瀚的數據海洋中，捕捉到那些轉瞬即逝的靈感火花，推動人類對月球的認知不斷向前邁進。
月球只是人類深空探索的起點。未來，人類將目光投向更遠的星辰大海，探索火星、金星等類地行星，甚至尋找適合人類居住的外星世界。然而，這一路上充滿了挑戰與未知。月球背面的信號傳輸難題、火星極端環境的適應問題、以及長途飛行對人體的影響等，都需要科學家們不斷攻克。但正是這些挑戰，激發了人類不斷前行的動力。正如馬丁·路德金所言：「人因夢想而偉大，因築夢而踏實。」人類的航天夢，正是建立在無數科學家和工程師的辛勤付出與不懈追求之上。他們用自己的智慧和汗水，為人類探索宇宙的夢想鋪就了一條堅實的道路。
中國國家地理大講堂第743位講師張金海 中國科學院地質與地球物理研究所研究員中國科學院地質與地球物理研究所研究員，研究方向為行星內部結構探測。作為骨幹成員參與我國探月工程和首次火星探測任務，完成了嫦娥三號、嫦娥四號和天問一號巡視雷達探測的數據處理和成像工作。以第一/通訊作者在Nature、NSR、PNAS和Nature Astronomy等期刊上發表論文50餘篇，相關成果入選2022年度「中國科學十大進展」。主持基金委「嫦娥四號巡視雷達成像」專項基金和傑出青年基金，負責嫦娥七號月震儀研製任務。曾獲中國地球物理學會「傅承義青年科技獎」、中國科學院「院長優秀獎」和「青年創新促進會優秀會員」等稱號。
02
月球上的第一片綠葉
月球，這個距離地球38萬公里的神秘天體，以其獨特的地理環境和極端的氣候條件，成為了科學家研究的熱點。月球表面的溫度變化極大，白天可高達130度以上，夜晚則降至零下200多度，且沒有大氣層的保護，直接暴露在宇宙輻射之下。這樣的環境對於任何生物來說都是極端惡劣的，正是這樣的挑戰激發了科學家們的探索精神。中國的探月工程自2004年啟動以來，經歷了從繞月探測、落月探測到採樣返回的多個階段。嫦娥系列探測器的成功發射，標誌着中國在月球探測領域取得了重大進展。其中，嫦娥五號、嫦娥六號更是實現了月球樣品的採集和返回，為科學研究提供了寶貴的樣本。
在嫦娥系列探測器的成功基礎上，科學家們萌生了一個大膽的想法——在月球上培育生物。這個想法聽起來像是科幻電影中的情節，但謝更新和他的團隊卻用實際行動將其變為了現實。面對極端環境的的挑戰，謝更新團隊需要解決的首要問題就是如何控制實驗環境的溫度。他們精心設計了密封的生態系統「罐子」，通過複雜的溫控系統，確保實驗內部溫度始終保持在適宜的範圍內。
生物試驗載荷總設計師謝更新和生態系統「罐子」
除了溫度，月球的輻射和微重力環境也是巨大的挑戰。月球沒有大氣層的保護，宇宙射線直接照射到月球表面，對生物體構成嚴重威脅。同時，月球的重力只有地球的六分之一，這會影響植物的生長和動物的生存。謝更新團隊通過深入研究和反覆實驗，篩選了上百種生物物種，最終挑選了馬鈴薯、油菜、棉花、擬南芥、酵母菌和果蠅這六種生物參與本次的月球生物科普試驗載荷項目。
實驗過程中的困難遠不止於此，在準備階段，謝更新團隊就面臨著資金、技術和人力資源的緊張。他們不僅要與時間賽跑，還要在有限的資源下做出最優的選擇。在生物靜置休眠、「旅途」顛簸、放水控制、密封控制、月面採光和100%濕度拍照這六大難題下，謝更新團隊用了不到9天的時間，讓種子在月球上生根、發芽。
2019年1月3日，科研人員通過遠程指令，向罐子內注入了18克水。這薄薄的一層水，彷彿生命的甘露，滋潤了沉睡的種子。2019年1月4日，當科研人員查看監控畫面時，他們驚喜地發現，罐內出現了一抹綠色。雖然起初有人認為這只是種子的霉變，但隨着時間的推移，這片綠色逐漸擴大，長成了真正的葉子。2019年1月7日，當月球上的小棉花終於展現出勃勃生機時，全球科研界為之轟動，生命之芽在月球表面綻放。
2019年1月12日20點，隨嫦娥四號登陸月球背面的生物科普試驗載荷傳回最後一張試驗照片，顯示載荷內生長出的植物嫩芽長勢良好。
月球上第一片綠葉的誕生，不僅證明了生物在月球極端環境下生存的可能性，更為未來的月球基地建設提供了重要的科學依據。科學家們通過這個實驗，了解了月球環境對生物生長的影響，以及如何在月球上構建適合生物生存的生態系統。這對於未來人類登陸月球、建立月球基地、實現長期駐留具有重大意義。它讓我們看到了科學的魅力和力量，也讓我們對未來充滿了希望和期待。就像謝更新老師在演講中引用黑格爾的話「一個民族要有一些關注天空的人，他們才有希望；一個民族只關註腳下的事情，他必定沒有未來。」願我們都能仰望星空，腳踏實地，共同書寫人類探索宇宙的壯麗篇章。
觀看完整版演講視頻
以下視頻來源於中國國家地理探索，時長51:09
中國國家地理大講堂第744位講師
謝更新 探月工程嫦娥四號 生物科普載荷總設計師教育部深空探測聯合研究中心常務副主任，重慶大學先進技術院院長，重慶大學空間科學研究院院長。我國探月工程嫦娥四號生物科普載荷總設計師。獲國家國防科工局探月三期關鍵技術先進個人，帶領團隊開展地外星球受控生態系統研究，2019年在月球背面開展首個微型生態系統系統試驗，其成果被國際頂級學術期刊Nature、Science等評價為月球上人類第一片綠葉，獲人社部、國防科工局等六部委聯合表彰「探月工程嫦娥四號任務突出貢獻者」榮譽稱號。先後主持國家項目10餘項，獲教育部自然獎一等獎1項，教育部科技發明一等獎1項，國家科技進步二等獎1項，發表論文60餘篇，獲國家專利20餘項，專著6部。
03
月光照耀的旅程
月亮，是圍繞地球旋轉的唯一天然衛星，人們為月亮之美而樂此不疲，即便遠隔萬里，也會寄予情思。而天文攝影則必少不了月球掠影，攝影師用鏡頭捕捉其瑰麗宏偉。清華大學工科博士于海童也是一位天文攝影愛好者，他會在閑暇之際拍攝星空。起初，他不但沒有愛上拍攝月亮，反倒是「深惡痛絕」，這是為什麼呢？
中國有句詩叫做「月明星稀」，也就是說滿月升起的夜空明亮至極，僅能看到幾顆寂寥的星。換句話說，月亮的盛裝出席反而讓星空拍攝的難度加大，倘若是真的嘗試拍攝星空、銀河、星雲，不妨選擇一個沒有月亮的夜晚。2018年的冬天，于海童在華北地區記錄了一次月全食。當時，一輪滿月升上夜空，但逐漸被地球的影子遮蔽，變成了一個小小的紅點，隨即剩下繁星閃爍，且持續了一段時間。之後，月光重現，天空又變得像白天一樣。上述拍攝的所有照片可以合成一張圖片序列，也就是一張跨度三小時的月光與星空的軌跡。不僅如此，這張照片還登上了NASA的每日天文一圖。從此，于海童不再「厭惡」夜空中的月亮，反而是感受到了其迷人之處。
隨着生活的節奏加快，大眾眼裡印象深刻的天體，其實就是一輪輪月亮，于海童也不例外。在深圳工作的他準備了一個拍攝主題——「深圳的月亮」，即不同月相下城市的天空，其間，他充分了解關於月相、關於月亮與大氣現象、關於月亮與天象之間的知識。
2016年5月，于海童和同學們在內蒙古庫布齊沙漠拍攝星空，一行人等到凌晨三四點拍攝「銀河之眼」——也就是銀河與地平線之間，有一個像眼睛般的殘月圖案。2023年4月，于海童在澳大利亞的西北角Exmouse目睹了一次日全食，同全世界的日食愛好者一般，他也沉浸其中，日食發生時，天空突然變暗，他的左邊和右邊同時湧起黃昏與暮色，整個地面浸潤在此般光線中，簡直不可思議。同樣是在澳大利亞，于海童拍攝到袋鼠守望月亮的照片，片刻後，他看到兩隻袋鼠回頭，就像是跟自己玩木頭人遊戲，獃獃地立着，而此時，滿月正高懸在塔斯曼海之上。
于海童更加喜歡中國的月亮，畢竟，中國的詩詞文學賦予了月亮更多的文學意義。一次，于海童在西藏林芝的南迦巴瓦峰拍攝，雪山之下萬籟俱靜，就像是月光下的吟唱。
同樣是在南迦巴瓦腳下，于海童在中秋滿月之夜再次進行拍攝，他把相機對着雪山進行曝光。不久之後，他獲得了一張星軌直刺天空般的照片，取名為「刺破星空」。值得一提的是，這張照片拿下英國格林維治皇家天文台星野組的一等獎。
「但願人長久，千里共嬋娟。」于海童不僅在探索着天文攝影的方法，更是在感受其背後的美學價值。於他而言，月亮是寄託情感的重要載體，哪怕是匆匆旅途中的月亮，也值得為之駐足。于海童願意和朋友、家人、愛人在旅途中共享明月
