随着人们对月球探索的兴趣日益浓厚，一位天体生物学家探讨了地球天然卫星能为科学界提供哪些价值。
他解释说，月球在太阳系起源与演化方面仍有许多可以告诉我们的信息，同时作为观测天文学的平台也具有科学价值。
此外，月球还蕴藏着潜在资源，例如月球两极的水冰，可以被开采并转化为氢和氧，用作火箭推进剂。
但他警告说，人类在月球背面的活动可能会妨碍天文研究。
因此，在这个月球探索的新时代，保护对天文学具有独特价值的月球地点至关重要。
月球探索正迎来复兴。数十项任务将由多个航天机构以及越来越多的商业公司组织实施，计划在本十年末前抵达月球。其中大多数将涉及小型机器人航天器，但美国国家航空航天局（NASA）雄心勃勃的阿尔忒弥斯计划旨在于本十年中期让人类重返月球表面。
这一系列活动的原因多种多样，包括地缘政治博弈，以及对月球资源的探寻，例如月球两极的水冰，这些水冰可被开采并转化为氢和氧，用作火箭推进剂。不过，科学也必将成为主要受益者。
月球仍有许多可以告诉我们的信息，关于太阳系的起源与演化。它同时也作为观测天文学的平台具有科学价值。
地球天然卫星对天文学的潜在作用，于今年早些时候在一次英国皇家学会会议上进行了讨论。这次会议在一定程度上是由当前可望实现的、对月球表面更为便利的访问所引发的。
月球背面的益处
多个天文学领域将从中受益。最明显的是射电天文学，它可以在月球始终背离地球的一面——即背面——开展。
月球背面永久性地屏蔽了地球人类产生的无线电信号。在月夜期间，它也不受太阳照射的影响。这些特征使其很可能成为整个太阳系中最“射电安静”的地点，因为没有其他行星或卫星拥有永久背离地球的一面。因此，它非常适合射电天文学。
无线电波是电磁能量的一种形式，与红外线、紫外线和可见光等同属电磁波。它们的区别在于在电磁波谱中具有不同的波长。
波长大于约15米的无线电波会被地球的电离层阻挡。但这些波长的无线电波可以不受阻碍地到达月球表面。对天文学而言，这是电磁波谱中最后一个尚未探索的区域，而且最适合从月球背面进行研究。
这些波长的宇宙观测属于“低频射电天文学”的范畴。这些波长具有独特的能力，可以探测早期宇宙的结构，尤其是宇宙的“黑暗时代”——即第一批星系形成之前的时代。
在那个时期，宇宙中的大部分物质（不包括神秘的暗物质）以中性氢原子的形式存在。这些原子以21厘米的特征波长发射和吸收辐射。自20世纪50年代以来，射电天文学家一直利用这一特性研究我们自身星系——银河系中的氢云。
由于宇宙在不断膨胀，早期宇宙中氢产生的21厘米信号已向更长的波长方向偏移。因此，来自宇宙“黑暗时代”的氢将以大于10米的波长出现在我们面前。月球背面可能是我们能够对此进行研究的唯一地点。
天文学家杰克·伯恩斯（Jack Burns）在近期的英国皇家学会会议上对相关的科学背景作了很好的概括，他将月球背面称为“原始而安静的平台，可用于开展低频射电观测，研究早期宇宙的黑暗时代，以及与宜居系外行星相关的空间天气和磁层”。
来自其他恒星的信号
正如伯恩斯所言，月球背面射电天文学的另一个潜在应用，是尝试探测被磁场束缚的带电粒子所发出的无线电波——磁层——这些粒子来自绕其他恒星运行的行星。
这将有助于评估这些系外行星承载生命的能力。来自系外行星磁层的无线电波的波长很可能大于100米，因此需要在太空中具备射电安静的环境。同样，月球背面将是最理想的地点。
类似的论点同样适用于探测来自地外智慧生命信号的尝试。此外，通过开辟无线电频谱中尚未探索的部分，还有可能偶然发现新的现象。
当NASA的LuSEE-Night任务于2025年或2026年在月球背面着陆时，我们应能初步了解这些观测的潜力。
撞击坑深度
月球还为其他类型的天文学提供了机会。天文学家在自由空间中运行的光学和红外望远镜方面拥有丰富经验，例如哈勃望远镜和JWST。然而，月球表面的稳定性可能会为这类仪器带来优势。
此外，月球两极存在撞击坑，其内部接收不到任何阳光。对红外波长观测宇宙的望远镜对热量非常敏感，因此必须在低温下运行。例如，JWST需要一个巨大的遮阳罩来保护其免受太阳光线的影响。而在月球上，天然撞击坑的边缘可以免费提供这种遮蔽。
月球较低的重力或许也使建造大得多的望远镜成为可能，而这对于自由飞行的卫星而言是不可行的。基于这些考量，天文学家让-皮埃尔·马亚尔（Jean-Pierre Maillard）提出，月球可能是红外天文学的未来。
永久阴影撞击坑内寒冷而稳定的环境，或许也有利于下一代用于探测引力波的仪器——引力波是由恒星爆炸和黑洞碰撞等过程在时空中引起的“涟漪”。
此外，数十亿年来，月球一直遭受来自太阳的带电粒子（太阳风）以及银河宇宙射线的轰击。月球表面可能保存着这些过程的丰富记录。对其进行研究可能有助于深入了解太阳和银河系的演化。
基于上述种种原因，天文学有望从当前月球探索的复兴中受益。尤其是，随着月球探索的推进，天文学很可能会受益于在月球上建立的基础设施。这既包括用于抵达月球表面的运输基础设施——火箭、着陆器及其他载具，也包括在现场建造和维护天文仪器的人类与机器人。
但这里也存在一种张力：人类在月球背面的活动可能产生不必要的无线电干扰，而从阴影撞击坑中开采水冰的计划，可能会使这些撞击坑难以用于天文学。正如我和同事近期所论证的，我们需要确保在这一月球探索的新时代，对天文学具有独特价值的月球地点得到保护。
