小民谈教育2024年10月12日发布:中国科学家发现利用月壤生产水的方法

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中新社宁波8月22日电 (林波 曹丹)8月22日，中国科研机构联合宣布在嫦娥五号月壤中发现可大量生产水的方法，有望为未来月球科研站及空间站的建设提供重要设计依据。

此次研究由中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称“宁波材料所”)非晶合金磁电功能特性研究团队联合中国科学院物理研究所、中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室、松山湖材料实验室、哈尔滨工业大学和南京大学等进行。

据宁波材料所博士生陈霄介绍，通过对嫦娥五号月壤研究表明，月壤玻璃、斜长石、橄榄石和辉石等多种月壤矿物中含有少量水，但这些矿物中的含水量仅在0.0001%—0.02%之间，含量极其稀少，难以在月球原位提取利用。

陈霄表示，经过三年的深入研究和反复验证，发现月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照，储存了大量氢，“在加热至高温后，氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时，月壤将会熔化，反应生成的水将以水蒸气的方式释放出来”。

经多种实验技术分析，研究团队确认1克月壤中大约可以产生51—76毫克水(即5.1%—7.6%)。以此计算，1吨月壤将可以产生约51—76千克水，相当于100多瓶500毫升的瓶装水，基本可以满足50人一天的饮水量。

“实验还发现，电子辐照可以降低氢与铁氧化物的反应温度，水的生成温度可以从600℃降低至200℃。”宁波材料所研究员王军强表示，这个结果可以解释前人发现的氢元素在月球上分布随着纬度的变化规律——赤道位置由于受太阳风辐照最强，而太阳风中含有大量电子，使得其中的氢更多被还原成水蒸气而挥发出来；高纬度受太阳风电子辐照影响较小，可以保留更多的氢。

基于以上研究结果，该科研团队提出一种具有可行性的月球水资源原位开采与利用策略——通过凹面镜聚焦太阳光加热月壤至熔融。

“加热过程中，月壤将会与太阳风中注入的氢反应生成水、单质铁和陶瓷玻璃。收集产生的水蒸气并在水箱中储存液体水，可以满足月球上人类与各种动植物的饮水需要。”王军强表示，该策略将为未来月球科研站以及空间站建设提供重要的设计依据，并有望在后续完成进一步确认。(完)

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