科學匯|月壤中發現高含量水,我們能去月球上種菜了嗎

2022年09月27日00:45:16 科學 1605

錢江晚報·小時新聞記者 郭聞

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月壤中發現了高含量水。

這項科研成果一公布,大家嘩然了。許多網友熱烈地討論着中國人最津津樂道的話題:能喝嗎?能種菜嗎?

答案自然是「不行」。公布這一成果的中國科學院地球化學研究所科研團隊解釋:這並不是我們日常概念中的水。我們所發現的月壤中的高含量水是存在於礦物晶體結構中的,所以是不能直接用來喝,或者用來種菜。但是未來可以通過對月壤的開發和利用,將這些水提取出來,可以在未來作為科研空間站的生命保障需求。這個意思就是,月表礦物就像倉庫,它的裏面裝有高含量的羥基(-OH)物質,這是判斷水存在的標準。一旦科技發展到一定階段,我們就能夠通過羥基合成水,就像把水的原材料從倉庫中拿出來一樣。

所以,雖然目前的月壤中的高含量水不能直接喝也不能用於種菜,但是它對未來探索月球及太陽系其他行星的意義卻十分重大。

怎麼去理解這項成果呢?

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月球沒有我們想的那麼乾旱

關於月球,在小學科學的學習中佔到了很大比例,二年級、三年級、五年級的《科學》課本中,都分別有觀察月相的內容,要求掌握月相變化的規律、太陽、月球和地球的關係。由此可見,作為地球的衛星,月球無論在學科學習,還是生活中,都很重要,對我們的影響都很大。

在我國航空航天事業蓬勃發展的時代,「月壤里發現高含量水」這樣一件純科研成果,能夠獲得這麼高的關注,說明了大家對中國前沿科學的關注,是件非常好的事。

雖然月壤不能種菜,裏面的水也不能喝,但是這個發現對未來的航天事業具有很重大的意義。

首先,它打破了普通人以往的認知。

我們通常以為,月球表面沒有水,因為月球表面白天的溫度超過120℃,大氣壓為0,即便在月球上潑一盆水,它也會迅速蒸發成水蒸氣,水分子會被強烈的太陽射線分解成氫原子和氧原子,再被太陽風吹拂到太空中去,最後一滴都不會剩下。

但實際上,自從1969年開始,美國通過阿波羅登月計劃先後6次登月並取回超過380公斤的岩石和土壤標本,各國科學家相繼從這些樣品里發現了微量的水。

2008年,印度的「月船一號」探測器發射,美國宇航局在這個探測器上安裝了一台「月球礦物學測繪儀」和一個月球撞擊器,通過分析月球反射光譜來探測月表礦物屬性。當時,科學家在月球很多地方發現了羥基(-OH),特別是在南北兩極的撞擊坑裡,水的信號尤其強烈。

但是,通過遙感探測得到的結果, 由於缺乏直接的樣品分析證據,月表水的成因和分佈一直存在爭議。

直到這次,中國科研團隊從月球樣品中,發現礦物表層中存在高含量的太陽風成因水,至少為170ppm。ppm是計量學單位,1ppm指「百萬分之一」,170ppm表示在1噸(100萬克)月壤中含有170克水。

這是科學家第一次拿到月球表面含水的直接證據,並且水的含量出乎預料的多。

從「發現水」這個意義上來說,這項研究成果是一個很大的突破性進展。

為什麼不同的月壤檢測結果不同

說到這裡,同學們可能會問,美國從月球上取下那麼多的月球樣本,又研究了那麼多年,他們怎麼就沒有發現水的存在呢?

這與取樣地方有很大關係。

之前美國獲取月壤的地點主要是在月球上的富海和靜海之中,後來美國與蘇聯之間曾經交換過月壤,雙方的研究結果是成分差不多,也說明這兩個國家取樣地點比較接近。

而這次,中國是在月球最大的月海風暴洋」北部的呂姆克山脈進行了取樣,與美國的採樣地點相距得相當遠,這是人類從未探索過的區域。科學家推斷,這裡土壤體質更年輕,土壤中鈾、釷、鉀等放射性元素含量更高,更有研究價值和意義。相對美國採集到的月壤起碼年輕15億年。

所以,這次中國獲得的月壤里準確地測定出40多種元素的含量,與美國贈送給中國的那1克月壤樣品中測出來的結果有很大不同。

未來能做很多事

水被認為與生命的形成直接相關,有水才有產生生命的基礎。

發現了水,就打開了月球未來的無限種可能,這意味着接下來我們可以做很多事了。

比如,月球有可能會成為未來空間站甚至是人類星際旅行的中轉站。因為隨着科技的發展,我們可以從月壤礦物中提取水(羥基),作為宇宙航行必備的水資源的補充。

而且,科學家已發現由於長期受太陽風吹襲,月壤含有大量氦-3,這是一種清潔的核能源,而氦-3在地球的含量極少,未來如果解決了核反應問題,就有可能解決在月球上發射火箭問題。因為月球很小,引力只有地球的六分之一,所以並不需要那麼大的運載火箭。因此把月球當成是人類進行星際探索的中轉站或者發射場,那將會十分的便利,人類對太陽系的探索也將突飛猛進。

獲得月壤就意味着我們能夠更好地了解月球。大家最感興趣的能不能種菜問題,其實美國科學家已經邁出了第一步,在今年,美國科學家在12克月壤上種出了南芥。這意味着,未來在月球上種菜、種糧食的可能性是存在的。

這將是現代載人登月計劃中不可缺少的一步,能夠幫助我們更有針對性地建設月球科考基地。不久前我國科學家發現月壤中有富含鐵、鈦的活性化合物,它們可以充當催化劑,將月球上的原位資源水和二氧化碳轉化為氧氣氫氣甲烷等。

看,這就是研究月壤的意義,一克小小的土裡,能夠看到未來的廣袤的宇宙。

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