周六将是阿波罗11号登陆月球50周年纪念日，这是人类历史上首次踏足地外世界。但半个世纪过去了，地球唯一的天然卫星对我们来说仍然是一个非常陌生的世界，它的历史和地质仍然令人费解——这在很大程度上是因为我们自1972年以来就没有再回去过。
所有这些都将在未来十年内改变，因为美国宇航局及其合作伙伴正在加紧努力重返月球，这一次的目标是永久驻留。随着新的数据收集方式和新的数据分析方法，我们一些长期存在的问题可能很快就会有答案。以下是关于月球仍然有待解开的六个最大的科学谜团。
月球的起源
“月球是如何形成的，以及它与地球的关系，这是最重要的问题。”NASA戈达德太空飞行中心的研究科学家、月球勘测轨道飞行器项目科学家诺亚·佩特罗说。“其他一切都取决于此。”
我们可以感谢阿波罗11号，它让我们对这个谜团有了初步了解。该任务带回了50磅的月球岩石，并开始了长达数十年的研究，重点是了解月球是如何形成和演化的。“我无法低估从阿波罗11号带回第一批样本的重要性，”佩特罗说。“它们为我们理解月球奠定了基础。”
科学家们利用这些样本提出了目前最强的模型：月球最初是一个围绕地球运行的岩浆海洋——一个巨大的熔岩球。这在几十年后又导致了一个假说，即月球诞生于地球本身，当时一次与一个火星大小天体的巨大撞击将碎片抛射到轨道上。对岩石的进一步研究表明，形成月球的物质也形成了我们自己的星球，这为这一想法提供了更多支持。
这是关于月球起源的最广泛接受的假说，但并非完美无缺。目前还没有办法证实一次巨大的撞击创造了月球，而且我们对岩浆海洋如何冷却成我们现在看到的干燥、灰色的岩石仍然非常模糊。大约10年前，我们在月球上发现了水的证据——这一点很难与撞击假说相协调。要彻底了解月球的过去，需要像我们解开地球自身历史那样进行实地考察。
月球上的水
月球上有水，我们说的不是一点点星际H2O——我们说的是大量的水冰，它们可能就藏在月球表面之下，尤其是在月球的两极。这些水可以被提取出来，帮助产生新形式的航天器燃料，或者用于维持未来的月球殖民地。
这些水冰是怎么来到那里的？没有人真正知道。理论包括：从内部排出的气体反应将内嵌的水推向表面；小行星撞击和彗星轰击将水从外太空带来；或者太阳风催化的化学反应。“我们只是不知道，”佩特罗说。“我们肯定想弄清楚。”
月震
月球上发生的地震相当频繁——也称为月震。阿波罗时代安装在月球表面的地震仪在1969年至1977年间测量到了这些震动。这些数据显示月球是一个活跃的天体，与许多人认为的死气沉沉的岩石大相径庭。
我们已经知道一些导致这些地震的现象，比如热膨胀、地球引力引起的潮汐应力以及陨石撞击。但由于数据有限，我们并不完全确定这些过程是如何工作的，以及地震的确切行为。此外，还有其他更浅的月震，没有明显的原因，它们似乎比其他地震更近期发生。佩特罗建议，在全球范围内安装一个地震监测网络将极大地有助于理解所有这些构造活动的触发机制。这样的网络可以精确地识别事件发生的时间、起源地点以及它们对月球其他部分的影响。我们现在使用的50年前的数据不足以给出任何好的答案。
潮汐锁定
我们之所以只看到过月球的一面，是有原因的。月球被潮汐锁定，这意味着它只有一面朝向地球。这在太阳系中的月球上并不少见，但我们仍然不清楚它到底何时发生，什么条件会促成它，以及它是如何发生的。在佩特罗看来，潮汐锁定的这个谜团可以追溯到月球起源的问题，以及月球早期历史中发生了什么。这是40亿年谜团的又一块拼图。
这个谜团也不仅仅局限于月球。随着我们在太阳系外发现越来越多的行星和月球，弄清楚哪些因素有助于引发潮汐锁定等特征，并确定像TRAPPIST-1系外行星这样的潜在宜居世界是否真的适合生命至关重要。
南极-艾特肯盆地异常
最近出现的一个谜团与月球南极下方潜藏着巨大的物质的发现有关，它位于太阳系中最大的撞击坑之下。科学家们不知道它可能是什么，但它足够大，足以影响月球质量所产生的引力。
主流理论认为，它可能是很久以前撞击表面的一个弹丸所留下的一些重金属物质，但这远非确定。而且很难理解为什么这个质量会悬浮在地下：我们知道月球内部在一定程度上仍然活跃（例如月震），并且热量应该会导致这个质量移动，而不是像韩·索罗被碳冻结那样被困住。
“这引发了一些我们目前无法回答的问题，”佩特罗说。“我多年来一直在努力组织一次任务来研究和采样艾特肯盆地，直接对其进行研究。仅仅知道它的年龄将是一个很好的起点。”
月球上的火山
我们现在看不到月球上有火山喷发。但研究表明，月球火山在过去1亿年内仍然活跃，而在宇宙的尺度上，这可能就像是昨天。问题是，我们对月球的火山活动了解不够，无法确定这种活动究竟是怎样的，以及它对月球的地质造成了什么影响。不同的月球岩石和基于轨道器成像的观测结果支持了各种试图解释这一历史的说法。有些表面的年代似乎比其他表面年轻，但我们不确定原因。这一切都归结为需要新的月球样本。
其意义不仅限于更多地了解月球。佩特罗认为，如果我们能够准确评估月球表面有多年轻，我们就可以利用这些知识来预测其他天体（从水星到MU69）表面的年龄。反过来，这可以让我们更好地了解太阳系的演化历史。月球仅仅是迈向解开我们所知一切起源的巨大飞跃的一小步。
