30億年前，月亮輕輕擡了下頭

月亮總是以同一面對著地球。然而最近對月球南北兩極的水冰所做的分析表明，遠古的月亮對準地球的那一面，與今天稍有不同——因為在大約30億年前，月球的自轉軸發生過大約5度的偏移。圖片來源：Steed、

月面上的“玉兔和蟾蜍”，從遠古的地球上看去，是否會有些不一樣呢？

NASA資助的一項新研究提供了證據表明，在大約30億年前，月球的自轉軸曾經偏轉了大約5度。自轉軸這一偏轉的證據，被記錄在月球表面遠古水冰的分佈模式之中。

“月亮的同一張臉並不總是指向地球，”美國亞利桑那圖森市行星科學研究所（Planetary Science Institute）的馬修·西格勒（Matthew Siegler）說，“隨著自轉軸的偏轉，月面上的‘玉兔和蟾蜍’也發生了偏移。月亮的臉大概相當於稍稍抬了一下頭。”西格勒是這項研究的主要作者。

水冰可以在月球的某些永久陰影區內存在。如果月球上的冰直接暴露在陽光下，它就會蒸發到太空裡去。這項研究的作者提出證據表明，月球自轉軸在數十億年前發生的一次偏轉，使得之前很可能存有水冰的一些曾經的永久陰影區被陽光照亮了。

月球南北兩極氫元素的分佈圖上標出了遠古和現在月球南北極點的位置。在這幅圖上，顏色越淺的區域，氫含量越高，越深的區域，氫含量越低。圖片來源：James Keane, University of Arizona; Richard Miller, University of Alabama at Huntsville

這些研究者發現，在這次偏轉過程中殘存下來的水冰，實際上沿著自轉軸移動的路線“畫出”了一條軌跡。他們藉助模型模擬了自轉軸偏轉時哪裡的水冰仍然能夠保持穩定，然後將模擬結果與實際軌跡加以比對，從而指出月球的自轉軸已經偏移了大約5度。這是科學家第一次找到物理證據，表明月球的指向經歷過如此劇變，同時也暗示，幾十億年前月球兩極的水冰要比現在多得多。

為了重建月球自轉軸方向的變化，研究者分析了多項NASA探月任務獲取的數據，包括月球勘探者（Lunar Prospector）、月球勘測軌道飛行器（LRO）、月球環形山觀測與遙感衛星（LCROSS），以及聖盃號月球探測器（GRAIL）。

西格勒留意到，這些探月任務觀測到的水冰在月球南北兩極的分佈，似乎並不像先前認為的那樣互不相關。根據進一步的調查分析，西格勒和他的合作者、美國阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的理查德·米勒（Richard Miller）發現，在月球的南北兩極，水冰的聚集之處與南北極點都偏離了相同的距離，而且偏離的方向完全相反，表明過去月球的自轉軸與今天我們看到的自轉軸有所偏移。自轉軸傾角的改變意味著，很久以前曾經存積於月球兩極的一些水冰，後來被暴露在陽光下而被蒸發了，只有在原自轉軸和新自轉軸下都曬不到陽光的永久陰影區中才會有水冰留存至今，從而透露出當年的這段歷史。