中國(guó)揭秘月球之水如何“天上”來(lái)

2024-09-04 02:22:33 來(lái)源：北京日?qǐng)?bào) A+A-

1噸月壤有望制備至少51千克水,！中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)日前在《創(chuàng)新》（TheInnovation）期刊上發(fā)表了題為“月球鈦鐵礦與內(nèi)源性氫反應(yīng)產(chǎn)生大量水”的研究論文,，介紹了使用月壤制水的全新方法,，并提出具有可行性的月球水資源原位開(kāi)采策略,。研究人員認(rèn)為,，這一成果將為未來(lái)月球科研站與空間站的建設(shè)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

各國(guó)探月科學(xué)家為何都將水作為研究重點(diǎn),？月球?qū)に烤闺y在哪里,？制水技術(shù)的突破將給未來(lái)的深空探測(cè)帶來(lái)什么幫助？

（1）“滿屏氣泡”啟發(fā)月壤制水新方法

2024年8月22日,，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所非晶合金磁電功能特性研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院物理研究所,、航天五院錢(qián)學(xué)森實(shí)驗(yàn)室、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室和南京大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)公布了一項(xiàng)研究成果,，介紹了一種新的月壤制水方法,。

說(shuō)起來(lái)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)還有些戲劇性,，月壤制水的新方法是科學(xué)家在研究嫦娥五號(hào)月壤樣品時(shí)發(fā)現(xiàn)的,。據(jù)中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的陳霄博士介紹，當(dāng)時(shí)加熱月壤中的鈦鐵礦原本是想看到氦的釋放,，結(jié)果沒(méi)有看到氦的釋放,，卻看到了滿屏氣泡的生成。隨后,，經(jīng)過(guò)電子能量損失譜驗(yàn)證,，這些氣泡的成分正是水蒸氣。

鈦鐵礦是月壤中的常見(jiàn)礦物,，它與斜長(zhǎng)石,、輝石、橄欖石等其他3種礦物占了月殼晶體物質(zhì)的98%以上,，這一特征也是判斷“月壤”或“月球隕石”真?zhèn)蔚闹匾罁?jù),。每份鈦鐵礦由1份鐵、1份鈦和3份氧組成,，如果在高溫下遇到兩份氫,，就會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧把鐵丟到一邊,，轉(zhuǎn)而和氫結(jié)合成水,，反應(yīng)的最終產(chǎn)物是二氧化鈦、水與單質(zhì)鐵,。實(shí)驗(yàn)中,，月壤在1000℃的高溫下熔化，水以水蒸氣的形式釋放了出來(lái),，這就是研究人員意外看到的“滿屏氣泡”,。

既然反應(yīng)的關(guān)鍵是鈦鐵礦遇到氫，那么月壤中的氫來(lái)自何方呢,？科學(xué)家研究月壤鈦鐵礦的原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),，與地球上的鈦鐵礦相比，月壤鈦鐵礦的原子間距明顯較大。計(jì)算模擬結(jié)果表明,，月壤鈦鐵礦中存在納米微小孔道,，可以吸附并儲(chǔ)存大量來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)的氫原子。每個(gè)鈦鐵礦分子可以吸附4個(gè)氫原子,，如此一來(lái),，有氧有氫，便有望成就月球上的“小水庫(kù)”,。反觀地球上的鈦鐵礦,，則不會(huì)嵌入這么多氫，因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)和大氣的保護(hù)作用,，太陽(yáng)風(fēng)根本到達(dá)不了地面,。

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