未来我国会在月球上建立永久性的科研基地,到那时不管是建设基地还是人员在里面生活,乃至于是后续从月球上探索深空,都需要用到大量的水,很显然这些水是不可能全部从地球上运过来的。于是在月球上找水是探索月球的一个重要内容。
在之前,科学家将目光聚焦到月球的南北极地区,这里幽深的陨石坑中避免了阳光的直射,从而可能存在大量的水冰。只是这种方法就算是真的找到了大量的水,不管是开采,还是基地地址的选择,都有很大的局限性。
实际上科学家更希望在月球土壤中找到水,但是很可惜,根据带回来的月壤样本分析,月壤中的含水量只有0.0001%-0.02%之间,这相当于1吨月壤只含有1~200克水,这样的含水量显然没有任何实用价值。
但是最近中国科学家却另辟蹊径,想出了一个较为完美的方法,间接的从月壤中获得大量的水。
我们知道水是由氢和氧组成的,虽然在月壤中只存在极少数的水分子,但是月壤中的各种矿物质中却含有大量的氢原子和氧原子,如果有什么办法将这些氢原子和氧原子分离出来,就能够产生足够多的水。
事实上也正是如此,月壤主要由物种矿物质组成,分别是:钛铁矿(FeTiO3)、斜长石(Na[AlSi3O8]-Ca[Al2Si2O8])、橄榄石((Mg,Fe)2SiO4)、辉石(Ca(Mg,Fe)Si2O6 或 Mg2SiO4)、玻璃质物质(SiO2)。
聪明的你肯定立刻发现了不对,上述这些矿物质中虽然都含有氧元素,但是似乎并没有氢元素的踪迹啊。
接下来就是真正神奇的地方,虽然月壤中本身并没有太多的氢元素存在,但是在一些矿物质特别是钛铁矿中,这种物质内部存在非常多纳米级的孔道,如同一个海绵一样。而太阳风则会将大量的氢原子带到月球表面上,这些氢原子就会被钛铁矿吸收并储存在这些纳米孔道中。
每一个钛铁矿分子能够吸附4个氢原子。
接着科学家只需要对这些富含氢原子的钛铁矿进行加热,只要温度超过600℃就能够同步生成大量的单质铁和水分子。而且通过电子辐照技术(使用电子束对物体进行照射)能够进一步降低加热温度,只需要200℃就能够产生水。更神奇的是,生成水的同时还生成了铁,这又是一种重要的金属材料。
根据科学家的反复研究后发现,一吨月壤能够产生大约51~76千克水,换算成含水量达到了5.1%~7.6%,还是非常高的,基本上能够满足一个人一个月的用水量。
不过通过上面的介绍我们也知道,电子辐照能够让钛铁矿中的氢溢出来,而偏偏太阳风中也含有大量的高能电子,所以理论上月球在赤道附近的钛铁矿含氢量最低,两极地区可以保留更多的氢。
此外,月球表面的钛铁矿分布也并不均匀,这些都会影响未来在月球表面开采水资源。
不管怎么说,这次发现颠覆了之前的一些认知,我们在宇宙中并不一定要寻找到水分子,只要有氢和氧原子存在,它们也能够为我们提供充足的水。
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