月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

 2022-09-23 08:34:32    12  

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

根据中国国家航天局,在嫦娥五号带回的月球样品中,我国科学家取得重磅成功,新发现了一种此前未知的矿物,而且还第一次确认了月壤中一种极为罕见能源物质的含量和提取条件。

五十年前,美国宇航局(NASA)的阿波罗飞船先后6次成功登陆月球,12名踏上月表的宇航员,带回了总计381公斤的月球土壤和岩石。1978年,美国赠送了一块月岩给我国。

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

不过,这块月岩很小,只有1克重。但对于当时我国科学家来说,还是非常珍贵的,这是研究月球成分的好机会。当年,这块月岩被切成两半,其中0.5克用于科学研究。中核集团原子能科学研究院对该月岩的成分进行了分析,测量了36种元素的含量。

终于在2020年,我国发射了嫦娥五号探测器,成功登陆月球正面,并且带回了1.731公斤的月球样品。此次月球采样任务备受全世界的关注,因为人类已经有几十年来没去月球采过样了,而且嫦娥五号的采样区与之前阿波罗任务相差很大。

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

分析表明,阿波罗月球样品的年龄都非常古老,基本上都超过30亿年,最古老的达到了44.4亿年,而月球的形成时间估计为距今45.1亿年前。虽然人类知道了月球遥远的过去,但对于月球最近二三十亿年的演化了解是一片空白。

嫦娥五号去了月球上较为年轻的区域,所以通过研究嫦娥五号的月球样品,可以补上月球演化史的空白。嫦娥五号月球样品已经进行了几次分发,我国多家科研机构正在开展一系列研究分析。

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

先前的研究表明,嫦娥五号月球样品的元素成分和含量明显不同于阿波罗样品,我国科学家测定出了其中超过40种元素的含量。随着研究的深入,科学家越来越发现月壤是一个资源宝库。

嫦娥石

在最新的研究中,我国科学家在月球玄武岩中,新发现了一种月球矿物,它的外观看起来像是柱状晶体。分析表明,这是一种磷酸盐矿物。由于是我国科学家的首次发现,所以我们对于这种新矿物具有命名权,它被称为“嫦娥石”,契合“嫦娥奔月”、“嫦娥探月任务”,彰显我国的文化特色。

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在月球玄武岩中,还有大量的钛铁矿。我国科学家预计,每吨月球样品中,可以提取出多达30公斤的钛。我国科学家的研究表明,钛铁矿还能用于制造火箭燃料,以及未来月球上人类生存所需的氧气。

尽管月球没有大气层,白天地表温度可以超过120℃,但月球上仍然还有水。一些水以水合物的形成存在于月壤中;还有一些水以冰的形式存在于月球永久阴影区中,有些陨石坑一直照不到太阳,那里的温度可以低至-220℃。

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如果把月球上的这些水提取出来,利用钛催化剂和太阳能,就能直接把水分解成氢气、氧气。另外,二氧化碳和氢气在催化剂的作用下,还能合成出甲烷、甲醇。氢气、氧气、甲烷都能用于火箭燃料。

月球上的克里普岩富含稀土元素,储量估计至少为200亿吨,远超地球上的总储量。月球上还有多种独有的矿物,此次新发现的“嫦娥石”就是一个例子。随着研究的深入,相信还能发现更多未知的月球矿物。

氦-3

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

月球上还大量存在一种人类梦寐以求的“完美能源”——氦-3。这种物质能用于可控核聚变,氦-3可以替代氚,与氘发生核聚变反应,产生质子和氦-4,不会有核辐射,而且产生能量的效率非常高。

科学家估计,只要10吨氦-3产生的能量,就能满足我国一年的能源需求,而100吨氦-3足够全世界用一年。每吨氦-3价值高达30亿美元,即207亿元人民币。

氦-3在地球上极其稀有,但在月球上广泛分布,月壤中氦-3的储量至少为103万吨,所以足够全人类使用上万年。之所以月球上存在丰富的氦-3,这与氦-3的来源有关。

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在太阳的内部,不断有四个氢原子核结合成一个氦原子核,由此释放巨大的能量,这是太阳能够“熊熊燃烧”46亿年的原因。在太阳的核聚变过程中,还会产生一些氦-3,它们最终会作为高能粒子,随着太阳风扩散到太空中。

由于月球没有大气层,氦-3就能直接到达月表。长此以往,月球上就存储了大量的氦-3。除了月球外,水星上储存着更多的氦-3,因为水星也几乎没有大气层,而且它比月球更大,离太阳更近。

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

因此,嫦娥五号月球样品的一大研究目的就是寻找其中蕴藏的氦-3。我国科学家先前的研究已经证实,月壤中确实存在大量氦-3。而这一次,我国科学家又第一次测量了嫦娥五号月球样品中氦-3的含量。更为关键的是,我们还第一次得到了氦-3的提取参数条件。

NASA局长比尔·尼尔森(Bill Nelson)也非常关注嫦娥五号月球样品,他表示中国应向世界分享。NASA现在也很着急,新一代登月火箭不断出状况,首飞时间一次又一次推迟。NASA局长表示,不能让中国先登月。

月球上有什么资源(月球极为罕见能源物质)

但他们又怎能阻碍我们不断前进的步伐呢?

我国的嫦娥六号、七号、八号还在排队上月球,我们甚至还要去月球南极采样。预计在2030年左右,我国就有能力进行载人登月。未来,我国还将在月球上建造国际月球科研站,上面将长期有人驻留。

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