由于一种被称为“潮汐锁定”的轨道共振现象，月球始终以同一面朝向地球。数千年来，被称为“背面”的不可见半球始终难以触及，引发了无数猜想。直到太空时代来临，这层神秘面纱才被揭开。1959年，苏联探测器月球3号拍摄了首批模糊影像，揭示了一个截然不同的世界：这里没有近月面标志性的广阔玄武岩“月海”，却布满异常密集的陨石坑，并刻有一处巨大的撞击盆地。
月球两个半球之间的显著差异是月质学中的重大谜团之一。正面遍布着月海，这些月海由古老熔岩流填充大型撞击盆地而形成。然而，背面却几乎没有月海。其地壳厚度比正面厚约50公里，这很可能限制了重大撞击后的岩浆喷发。这种地壳不对称性在南极-艾特肯盆地（SPA）的形成中得到了具体体现——一次巨大撞击局部重塑了地壳，并影响了月球的热量分布。该盆地为了解月球地质历史提供了独特的窗口。
南极-艾特肯盆地（SPA）是月球背面地形的主导结构，也是太阳系中已知最大的撞击构造。其直径约2500公里，最深达13公里，从南极几乎延伸至艾特肯环形山。该盆地的研究至关重要，因为它挖掘出了月球地幔物质，为探究月球内部成分与演化历史提供了独特窗口。2019年在此着陆的中国嫦娥四号任务确认了橄榄石和辉石矿物的存在——这些典型的上地幔物质验证了行星形成模型。
月球背面在观测天文学方面具有独特优势：它能够屏蔽地球人类活动产生的无线电干扰。 这里是太阳系内唯一能观测到被地球电离层阻挡的10-30兆赫以下无线电波的地方。 这些低频电波可能有助于研究宇宙的黑暗时代——即大爆炸之后、首批恒星形成之前的时期。 诸如嫦娥四号任务部署的射电望远镜等项目，已在探索这一潜力。 在长达14个地球日的月夜期间为这类仪器供电是一项技术挑战，高压直流输电系统或小型核反应堆或可解决这一问题。
探索月球背面需要巧妙的技术解决方案，尤其是克服无法与地球直接通信的难题。 近期任务依赖中继卫星，例如中国嫦娥计划使用的“鹊桥”号。 嫦娥四号及其玉兔二号月球车成功运行多年，标志着历史性里程碑。 国际航天机构正规划新的机器人和载人任务，重点瞄准南极和艾特肯盆地，旨在采集样本，并可能建立永久基地，以规避辐射并利用水冰资源。
| 特征 | 近侧 | 远侧 | 如何 |
|---|---|---|---|
| 地壳厚度 | 约30-50公里 | 约80-100公里 | 解释了玛丽亚缺失和热不对称性 |
| 玛丽亚的存在 | 丰富（约占表面的31%） | 非常罕见（约占表面的1-2%） | 反映了差异化的火山历史 |
| 陨石坑密度 | 中度至低度 | 极高 | 古老表面，原始撞击的档案 |
| 大型撞击盆地 | 数个（例如，雨海） | 南极-艾特肯盆地（太阳系中最大的盆地） | 月球地幔与巨大撞击过程的窗口 |
| 无线电环境 | 显著的地面背景噪声 | “无线电静默”区域 | 低频射电天文学的理想站点 |
数据来源：月球勘测轨道器（NASA）、GRAIL（NASA）及嫦娥任务（CNSA）。参考：NASA - LRO，中国探月工程（CLEP）。
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