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研究發現,月球的頂層有足夠的氧氣供80億人使用10萬年
2022/03/13
2022/03/13

直到目前為止,地球的天然衛星月球仍然是人類所踏上的唯一一個地外天體。

眾所周知,美國宇航員尼爾·阿姆斯壯和愛德溫·巴茲·奧爾德林在1969年成功地實現了自地球上唯一的自然衛星以來的首次載人登月,地球離它的母行星很近,可以理解,月球是迄今為止研究得最好的天文物體,但這並不意味著我們已經解開了圍繞這顆迷人衛星的所有謎團。

事實上,專家反復記錄的關于地球月球的新發現經常提醒我們地球永恆伴侶的謎團仍然需要解開。當然月球看起來不一定是一個適合生命的天體,在外星天體上建立永久定居點時,衛星一直是科學界關注的焦點。

建立月球基地自然是一項艱巨的任務,面臨著一些極端挑戰,其中最重要的是提供足夠資源的問題。除了水和食物之外,人類最需要的是一件事,那就是呼吸空氣。因此,研究人員一直在尋找方法和途徑,以確保月球上必不可少的氧氣生產。

nasa航天局曾向月球發射一艘月球車無人駕駛的陸地車輛收集可能提供可呼吸氧氣的月球岩石樣本,儘管我們藍色家園星球的天然衛星也有一個天然的保護殼,但是它非常薄,主要由氦、氬、氖組成。因此,圍繞著天體的這一層嚴格來說不是大氣層,但外大氣層不是氣體混合物,可以作為人類或其他生物的呼吸空氣,這與第一個假設相反,不過並不意味著月球上沒有氧氣,事實上,對于大量的這種化學元素來說,它根本不以氣態聚集的形式存在。

比如,月球上的氧氣被困在表土中,月球表土是一層細小的塵埃顆粒和岩石,賦予了月球獨特的外觀,如果我們成功地將化學元素從表土中溶解相應數量的氧氣,那麼這就足以使人類在月球上建立永久性的居住區。基本上,氧氣存在于許多不同的土壤礦物中,而月球也在很大程度上由我們在藍色家園星球上發現的岩石組成,月球表面的物質成分主要是鐵和鎂氧化物、矽酸和鋁等礦物質。所有這些礦物質都含有氧氣,但這些不足以讓我們的肺部呼吸。

在地球衛星上,除了較大的岩石之外,相應的礦物也以各種各樣的大小和形式出現。這些岩石還包括礫石和顯微鏡下的小塵埃顆粒,無數的隕石撞擊月球表面,這是構成這些物質的原因,在撞擊過程中會將地殼岩石粉碎,月球表面也會反復經歷衛星攜帶的其他材料的混合物隕石。

最重要的是,在月球的原始岩石中,有各種各樣的礦物不以這種形式存在。詳細地說,月球的表土含氧量約為45%,如前所述,但是氧與相應的礦物發生化學結合,因此需要一定的能量需要打破這些強的化合物。

比如電解,這是一個化學過程,其中電流迫使一個所謂的氧化還原反應,這又是指發生電子轉移的反應,它最終改變了原子的氧化態。比如人們可以在提取鋁的過程中獲得鋁、氯、氫和苛性鈉,如果這種過程現在應用于月球上,那麼氧氣可能會稱為最終產物。

雖然我們已經了解了這一化學過程的基本原理,但伴隨著一個主要的復雜問題,使月球上的氧氣生產過程變得非常能耗,因此我們必須利用太陽能或衛星上自然產生的其他能源。第一步是液化固體金屬氧化物,這通常是通過在我們藍色的家園星球上添加熱溶劑和電解質來完成的,這可以相對容易地完成,畢竟,我們在這裡有適當的技術。

最近,比利時太空應用服務公司宣佈計畫開發三個新的實驗反應堆,以改進電解制氧的過程。該集團的目標是將相關技術應用到地球的環境中到2025年。

讓我們假設,專家們的努力是成功的,他們成功地開發了一種有效的氧氣提取工藝,以及月球上必要的可持續能源,但是考慮到這一樂觀的發展趨勢,這樣一個科學里程碑仍然受到一個核心問題的制約,那就是,在月球上是否有可能產生足夠的可呼吸空氣,以確保在那裡建立一個大型的永久殖民地?

當然,相信這個基本問題科學家們已經思考了,科學家們更多的是考慮隱藏在月球較深的岩層中,而我們的注意力則引向表土表面的最上層。在這方面,我們可以做出一些估計。如果這些礦物中的氧含量是45,那麼每立方米月球表土平均就必須含有1.4噸礦物。

根據專家們的官方資料,我們可以得出結論,一立方米的表土含有630公斤的氧氣。一個成年人每天需要大約800克的氧氣才能生存。因此,一個人可以在地球衛星上生存大約兩年。月球表土的平均深度為10米,假設我們實際上成功地提取了其中包含的100個氧氣沉積物,這意味著僅月球表面最上面的10米就有足夠的氧氣,在10萬年的時間內為不少于80億人提供呼吸。

所需的空氣一旦氧氣供應得到保證,問題就出現了,月球上的哪些地方適合建立人類殖民地,科學家通常會提到三個區域極地、赤道面和月球背面。在衛星的兩極有一些地方暴露在幾乎恒定的光入射下,因為這一特點相應的區域被稱為「永恆之光之山」。在過去,太陽可以在那裡作為恒定的能量來源。

尤其是沙克爾頓隕石坑,它一次又一次地成為人們關注的焦點。此外,隕石坑邊緣的一些山峰沐浴在恒定的陽光下,還有潛在的水冰,可供人類使用由于太陽風的入射角更陡,沿著月球環形山依次延伸的那些區域的特點是相對容易到達。那裡存在更高的氦-3濃度,這反過來又使相應區域更容易到達,因為起飛和著陸不需要極地軌道這裡是純伽馬,一個所謂的漩渦,可能是一個月球基地的位置。

這個區域有一個顯著的磁場,它減弱了入射太陽風的強度,但也削弱了衛星傳說中的黑暗面,與持續的錯誤信念相反,它不是陷入永久的黑暗中,而是簡單地通過通過單獨的月球相位,另一種方式可能適用于地球衛星的沉降。天體的遠側自然提供了良好的遮罩,以抵抗來自我們藍色家園行星的無線電信號。理論上,在月球遠側運行射電望遠鏡可以在這種情況下,在沒有任何重大干擾因素的情況下繼續進行。然而,與地面站的通信必須通過一個精心設計的衛星星座進行。

這就是目前人類可能會遇到的問題,想要在月球上可持續發展,我們還有很長的路要走。

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