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中國學者發(fā)現(xiàn)嫦娥五號月壤可催化生產(chǎn)氧氣和燃料

2022-05-12 22:02:27 來源：新華網(wǎng) A+A-

嫦娥五號帶回來的月球“土特產(chǎn)”又有新發(fā)現(xiàn),。近日，南京大學鄒志剛院士,、姚穎方教授團隊與多所高校,、科研院所合作,，通過研究0.2克月壤樣本，發(fā)現(xiàn)其中一些成分可作為催化劑,，在太陽光作用下,，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和燃料。

基于這一發(fā)現(xiàn),，研究人員提出,，未來可以利用月球自身資源建設月球基地，支持深空探測,、研究和旅行,。

這項研究由南京大學、中國空間技術研究院,、香港中文大學（深圳）,、中國科學技術大學合作完成。相關成果發(fā)表在國際學術期刊《焦耳》上,。

這是存放在南京大學月球樣品實驗室的嫦娥五號月壤樣本,。新華社記者陳席元攝

據(jù)論文第一作者,、南京大學教授姚穎方介紹，2021年以來,，作為中國空間技術研究院聯(lián)合研究團隊成員,，南京大學團隊對1克月壤開展了研究。此次研究人員采用機器學習等研究方法,，詳細分析了其中0.2克樣本的結(jié)構(gòu)組成,。

在南京大學月球樣品實驗室，記者見到了存放月壤樣本的“手套箱”,。這臺機器的內(nèi)部環(huán)境與外界隔絕,，研究人員需要將雙手伸入手套筒內(nèi)方能操作。姚穎方告訴記者,，“手套箱”通過不斷向內(nèi)部注入氮氣,，將氧氣和水分的含量控制在極低水平，并保證內(nèi)部氣壓高于外部,，以防止月壤樣本受到污染,。

這是南京大學月球樣品實驗室的“手套箱”，用于保存嫦娥五號月壤樣本,。新華社記者陳席元攝

“在本研究中,，我們從材料學角度，對月壤進行詳細的礦物分析,，發(fā)現(xiàn)了24種主要礦物,。”姚穎方表示,，“嫦娥五號月壤樣本主要來自月球表面的玄武巖,，富含鐵、鈦等元素,，而這些是人工光合成中常用的催化劑成分,。”

研究人員將月壤用作催化劑,，參與光伏電解水,、光催化水分解、光催化二氧化碳還原,、光熱催化二氧化碳加氫等4項反應,。結(jié)果顯示，在光伏電解水和光熱催化二氧化碳加氫反應中,，月壤樣本表現(xiàn)出優(yōu)于地球玄武巖的催化性能,。

這是存放在南京大學月球樣品實驗室的嫦娥五號月壤樣本。新華社記者陳席元攝

“這些反應以水和二氧化碳為原料,，在模擬太陽光的照射下,，生成氧氣,、氫氣、甲烷和甲醇,?！币Ψf方介紹，“其中,，氧氣是人類賴以生存的資源,，氫氣和甲烷是火箭推進劑的重要組成部分，甲醇則是重要的化工原料,?！?/p>

“或許我們以后能夠在月球建設一座小型化工廠?！币Ψf方告訴記者,，此次研究旨在考察月壤能否被資源化利用?！叭绻覀兡軌蛟谠虑蛏暇偷厝〔?，將月球自身資源以及人體代謝廢物轉(zhuǎn)化為資源和能源，就可以減小載人航天的成本,?！?/p>

姚穎方介紹，每一份月壤都是無價之寶,，正式實驗前，研究人員會使用地球表面的玄武巖碎屑等物質(zhì)做模擬實驗,。

“但是與地球樣本相比,，嫦娥五號月壤樣本的催化性能高出一個數(shù)量級，而且表現(xiàn)出更好的選擇性,?！币Ψf方表示，所謂“選擇性”是指催化反應產(chǎn)物的專一性,?！霸氯赖拇呋a(chǎn)物只有甲烷和甲醇兩種物質(zhì)。用地球上的玄武巖屑做實驗,，催化產(chǎn)物也有少量甲烷和甲醇,，但絕大部分是一氧化碳。雖然一氧化碳也可燃,，但因為它的毒性,，我們還是不希望在航空航天活動中見到它?！?/p>

為什么月球表面和地球表面的玄武巖屑不一樣,？研究人員推測,，太陽風數(shù)以幾十億年計的“吹拂”發(fā)揮了作用，尤其是太陽風帶有的氫,、氦等元素“改造”了月壤,。“對此我們正在進一步研究,?！币Ψf方說。（記者陳席元,、劉宇軒,、陳圣煒）

(責任編輯：苖玉軒 CN074)