水是建设月球科研站及未来开展星际旅行,保障人类生存的关键资源,探寻水资源是月球探测的首要任务之一。
之前的研究表明,在月球南极、北极以及常年阴影区,可能存在自然态的冰。
而月壤玻璃、斜长石、橄榄树石和辉石等多种月壤矿物中,则含有少量水,不过,它们的含水量仅在0.0001%至0.02%之间,极其稀少,难以在月球原位提取利用。
如今,我国嫦娥五号月壤研究有了新发现。宁波材料技术与工程研究所研究员王军强介绍,经过3年的深入研究和反复验证,科研团队发现了一种全新的在月球制备水的方法。
月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照,储存了大量氢。加热至高温后,氢会与矿物中的铁氧化物发生反应,生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时,月壤熔化反应生成的水,会以水蒸气方式释放出来。
经分析,研究团队确认,1克月壤大约可产生51—76毫克水。以此计算,1吨月壤将能产生约51—76千克水,相当于100多瓶500毫升的瓶装水,基本可满足50人一天的饮水量。
科研团队通过对不同月球矿物的进一步研究,发现月壤钛铁矿中,存在纳米微小孔道,能吸附并储存大量来自“太阳风”的氢原子。
月壤钛铁矿加热后,可同步生成大量单质铁和水蒸气气泡,是名副其实的月球“蓄水池”。
月壤通过加热才能产生水,但是,加热的能源从何而来?需要从地球上运过去吗?
中国科学院物理研究所研究员白海洋介绍,利用月壤原位制备水,靠太阳能即可满足加热要求。氢和铁氧化物的固态反应,所需最低温度是500摄氏度左右,用聚光镜汇聚的光能,完全可以达到这个温度。
月壤造水,堪称月球探测研究的新大陆,提供了未来月球开发利用的新思路,而且整个过程的产物只有铁、水以及一些氧化物,既简便又环保。
