能生產(chǎn)氧氣和燃料？月球旅行有望實(shí)現(xiàn)！

“嫦娥五號月壤來自月球表面非常年輕的玄武巖，這種礦物中富含鐵、鈦等人工光合成中常用的催化劑成分。團(tuán)隊(duì)采用機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，對月壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次分析，發(fā)現(xiàn)這些月壤中約有24種晶體礦物，**其中鈦鐵礦、氧化鈦、羥基磷灰石，以及多種鐵基化合物等8種晶體礦物，**可以在人工光合成中發(fā)揮較好的催化性能?！闭撐牡墓餐谝蛔髡摺⒛暇┐髮W(xué)教授姚穎方說。

研究同時(shí)指出，月壤表面具有豐富的微孔和囊泡結(jié)構(gòu)，“月壤的表面積越大，能接觸的氣體就越多，催化性能越好，這種微納結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了月壤的催化性能?！币Ψf方說。

如何實(shí)現(xiàn)

基于以上分析，研究團(tuán)隊(duì)針對月球環(huán)境，提出利用月壤實(shí)現(xiàn)地外人工光合成的策略與步驟。

利用月球夜間約-173°C的極低溫度，將二氧化碳從人類呼吸的空氣中凝結(jié)分離。然后利用太陽光，將嫦娥五號月壤作為水分解的電催化劑和二氧化碳加氫的光熱催化劑，把人類呼出的廢氣、月球表面開采的水資源等轉(zhuǎn)化為氧氣、氫氣、甲烷和甲醇。

姚穎方表示，利用地外人工光合成技術(shù)，也許只需要月球上的太陽能、水和月壤，便能產(chǎn)生氧氣和碳?xì)浠衔?，該技術(shù)還可以借助于月球表面的溫度環(huán)境，實(shí)現(xiàn)低能耗和高效能量轉(zhuǎn)換。這為建立適應(yīng)月球極端環(huán)境的原位資源利用系統(tǒng)提供了潛在方案。

但是，地外人工光合成技術(shù)究竟能否在真實(shí)的月球環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。姚穎方表示，“月壤或月壤提取成分如果能作為月球上的人工光合成催化劑，可以大大降低航天器的載荷和成本，也許將來在月球上就可以就地取材，為宇航員提供生命支持，并制備燃料?！?/p>

其他發(fā)現(xiàn)

中國科學(xué)院院士、中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李獻(xiàn)華及其團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過分析證實(shí)嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武巖，揭示了月球最年輕的巖漿活動為20億年，將科學(xué)界此前認(rèn)知的月球巖漿活動結(jié)束時(shí)間延長了約8億年。

從地質(zhì)學(xué)上講，巖漿活動是一個(gè)星球具有生命力和內(nèi)動力的表現(xiàn)。此前的月球樣本和地球上月球隕石研究已證實(shí)，月球上巖漿活動至少持續(xù)到28億至30億年前。

李獻(xiàn)華介紹，科學(xué)家曾以一種統(tǒng)計(jì)區(qū)域撞擊坑的大小和數(shù)量的方法，推斷嫦娥五號著陸區(qū)是月球最年輕玄武巖單元之一，這一區(qū)域的年齡為10億至30億年，然而這種定年方法存在著誤差與極大不確定性。

在本次月壤樣品研究過程中，李獻(xiàn)華及其團(tuán)隊(duì)利用超高空間分辨率鈾-鉛（U-Pb）定年技術(shù)，對嫦娥五號月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物（斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石）進(jìn)行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在巖漿活動，比以往月球樣品限定的巖漿活動延長了約8億年。

李獻(xiàn)華表示，月球巖漿活動需要月幔巖石熔化才能形成巖漿噴出，升溫、加水、降壓是巖石熔融的基本條件。研究團(tuán)隊(duì)據(jù)此展開研究，通過同位素示蹤發(fā)現(xiàn)月幔源區(qū)放射性生熱元素含量不高，顛覆了過去認(rèn)為維持月球年輕火山活動來自克里普巖提供熱源的主流觀點(diǎn)。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)月幔源區(qū)的水含量僅為1—5ppm，表明月幔很“干”，這一發(fā)現(xiàn)也排除了該區(qū)域月幔因水含量高而具有低熔點(diǎn)，從而導(dǎo)致巖石熔化的猜想。

目前，針對壓力引與巖石熔融關(guān)系及的研究還在繼續(xù)，對月球晚期巖漿活動成因的探索改變了關(guān)于月球熱歷史和巖漿歷史的認(rèn)識，為了解月球起源演化提供進(jìn)一步參考。