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月球,一直有著許多謎團有待解開。
近日,在美國舊金山舉行的美國地球物理聯合會(AGU)qiujihuiyishang,xingxingkexuejiaduiyuyueqiuliangjiyongjiuyinyingquneiyunshikengzhongdehuaxuewuzhitichulexindejianjie,yijiliyongzhexiehuaxuewuzhisuoxuyaodejibentiaojian。yanjiurenyuancheng,gaiyanjiukeyibangzhukexuejialejiezhexiehuaxuewuzhinengfouchengweiweilaidengyuerenwudeqianzaiziyuan。
這些化學物質是如何在這些隕石坑中保存下來的?我們是否真的可以對其加以利用?這些潛在的可利用資源對人類探月來說意味著什麼?帶著相關問題,科技日報記者采訪了中國科學院國家天文台研究員鄭永春。
常年處於黑暗,隕坑如“冰箱”
“由於月球獨特的自轉傾斜角度,使得太陽光直接照射在其赤道位置,這讓月球極地區域的許多隕石坑受到‘冷落’,有些甚至常年不見陽光,被永久地吞沒在寒冷的黑暗中,就像一個個‘冰箱’,他們被稱為冷阱(cold traps)。”鄭永春介紹說。
月球極區的這些冷阱,是幾十億年來被彗星和小行星撞擊後留下的“傷疤”。彗星的撞擊可能給月球留下水蒸氣、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)甲(jia)烷(wan)等(deng)物(wu)質(zhi)。由(you)於(yu)月(yue)球(qiu)沒(mei)有(you)類(lei)似(si)地(di)球(qiu)的(de)大(da)氣(qi)層(ceng)保(bao)護(hu),這(zhe)些(xie)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)中(zhong)的(de)大(da)多(duo)數(shu)會(hui)在(zai)陽(yang)光(guang)下(xia)分(fen)解(jie)並(bing)逃(tao)逸(yi)到(dao)太(tai)空(kong)中(zhong)。但(dan)是(shi),如(ru)果(guo)這(zhe)些(xie)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)最(zui)終(zhong)進(jin)入(ru)月(yue)球(qiu)極(ji)區(qu)的(de)冷(leng)阱(jing)中(zhong),它(ta)們(men)就(jiu)可(ke)能(neng)會(hui)擺(bai)脫(tuo)蒸(zheng)發(fa)的(de)命(ming)運(yun),被(bei)凍(dong)結(jie)數(shu)十(shi)億(yi)年(nian)。
因此科學家推測,在處於極端低溫條件下的永久陰影區,存在有機物、水、冰等化學物質,但目前都是采用遙感手段得到的探測結果,並沒有實地采樣,所以這些化學物質到底是不是存在、含量有多高,還有待進一步證實。
十多年來,美國國家航空航天局(NASA)的月球勘測軌道器(LRO)一直在測量來自太空中恒星和氫氣的微弱紫外線反射到月球冷阱中的信號。2019年科學家們研究了名為福斯蒂尼(Faustini)隕石坑的反射數據,發現反射的突然變化信號與冰有關,也認為這可能表明了有二氧化碳的存在。
利用LROshoujidaodexiangguanshuju,kaolvdaofenzizaidaodalengjingqianbeifenjiedekenengxing,yanjiurenyuanjianlileyizhongmoxing,moniyanjiulejiujingyouduoshaoeryanghuatanhuijinrudaolengjingzhong。qiyanjiujieguobiaomingyou15%—20%的二氧化碳最終會落入冷阱中,這比此前預測數據要高,考慮到相對較小的冷阱麵積,這一結果令人感到吃驚。
開發利用難度較大
有you專zhuan家jia表biao示shi,了le解jie這zhe些xie化hua學xue物wu質zhi和he冷leng阱jing的de具ju體ti信xin息xi,有you可ke能neng將jiang其qi作zuo為wei一yi種zhong潛qian在zai資zi源yuan加jia以yi利li用yong。如ru果guo人ren類lei在zai月yue球qiu上shang定ding居ju,就jiu可ke以yi把ba他ta們men當dang作zuo水shui源yuan或huo燃ran料liao。然ran而er,月yue球qiu與yu地di球qiu不bu同tong,長chang期qi暴bao露lu在zai太tai空kong輻fu射she下xia,月yue球qiu上shang的de資zi源yuan是shi否fou還hai有you利li用yong的de可ke能neng性xing?
鄭永春說:“月球上的化學物質保存在深坑中,因為那裏溫度低,並不會揮發。太空輻射會分解蛋白質、氨基酸等複雜有機物,但對幹冰、水shui冰bing等deng化hua學xue物wu質zhi並bing無wu影ying響xiang,因yin而er有you可ke能neng長chang期qi地di保bao存cun下xia來lai。他ta們men是shi人ren類lei在zai月yue球qiu上shang長chang期qi生sheng存cun所suo需xu要yao開kai發fa利li用yong的de重zhong要yao資zi源yuan,畢bi竟jing把ba同tong類lei資zi源yuan從cong地di球qiu上shang運yun輸shu過guo去qu成cheng本ben太tai高gao昂ang了le。”
就目前人類科技水平而言,是否真的可以開發利用月球上的資源?鄭zheng永yong春chun表biao示shi,月yue球qiu極ji區qu不bu像xiang其qi他ta地di方fang,不bu僅jin存cun在zai極ji晝zhou和he極ji夜ye現xian象xiang,且qie陽yang光guang不bu會hui垂chui直zhi照zhao射she,溫wen度du雖sui然ran很hen低di,但dan晝zhou夜ye變bian化hua相xiang對dui平ping和he,有you利li於yu探tan測ce儀yi器qi長chang時shi間jian穩wen定ding工gong作zuo。而er月yue球qiu極ji地di的de冷leng阱jing處chu於yu極ji端duan低di溫wen且qie永yong遠yuan處chu於yu陰yin影ying區qu,所suo以yi探tan測ce儀yi器qi極ji難nan進jin行xing資zi源yuan采cai集ji的de工gong作zuo,很hen多duo技ji術shu難nan題ti有you待dai攻gong克ke。另ling外wai,由you於yu月yue球qiu水shui冰bing資zi源yuan主zhu要yao存cun在zai於yu月yue壤rang之zhi中zhong,並bing且qie存cun在zai形xing式shi複fu雜za(混合水、束縛水、深埋冰塊等),具有時變性、分層性、跨區域性等不確定性,對其開發和利用提出巨大挑戰。
鄭永春進一步介紹說,月球極區資源開發利用主要包括對月球極區水冰等揮發物資源的識別、含揮發物月壤的采集,以及揮發物的加熱提取、冷凝收集、分解轉換等多個技術環節。同時,月球極端環境下水冰和揮發物資源的開發利用麵臨很多工程技術問題,如何結合月球極區極端低溫、缺乏光照的環境特點,尋求合理的技術途徑和方法,將是對月球極區水冰資源開發利用的關鍵。
水(shui)冰(bing)資(zi)源(yuan)作(zuo)為(wei)深(shen)空(kong)探(tan)索(suo)活(huo)動(dong),特(te)別(bie)是(shi)載(zai)人(ren)探(tan)索(suo)活(huo)動(dong)的(de)重(zhong)要(yao)物(wu)質(zhi)和(he)能(neng)源(yuan),其(qi)應(ying)用(yong)貫(guan)穿(chuan)於(yu)推(tui)進(jin)能(neng)源(yuan)和(he)再(zai)生(sheng)生(sheng)命(ming)保(bao)障(zhang)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)分(fen)係(xi)統(tong)和(he)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)環(huan)節(jie),其(qi)重(zhong)要(yao)性(xing)不(bu)言(yan)而(er)喻(yu)。鄭(zheng)永(yong)春(chun)強(qiang)調(tiao),蘊(yun)藏(zang)水(shui)冰(bing)等(deng)物(wu)質(zhi)資(zi)源(yuan)最(zui)為(wei)豐(feng)富(fu)的(de)月(yue)球(qiu)極(ji)區(qu)將(jiang)是(shi)世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)月(yue)球(qiu)基(ji)地(di)建(jian)設(she)、changqiyunxingdeshouxuanquyu,yeshiweilaizairendengyuehuodongdezhongyaomubiao。yinci,yueqiujiquziyuankaifaliyong,tebieshishuibingziyuan,jiangchengweijinqitanyuehuodongdeyanjiuredian。

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