在神舟十三号紧锣密鼓地准备“飞天”时,我国也在国际顶级学术期刊《Nature》在16天内连发了3篇嫦娥五号带回的月球土壤研究成果,针对样品年龄、源区性质和水含量三方面提出了最新的、最科学的研究,推翻了之前的许多猜测,同时也发现了新物质——氦3。
关于嫦娥5号样本的最新研究
年龄
在此之前,从美国阿波罗号带回的月壤相关研究中,学界普遍认为月球在28亿年前就停止了岩浆活动;
但从嫦娥5号样品中,发现月球在20亿年前仍存在地质活动,与此前猜测相差了8亿年。
科学家根据月海玄武岩推测:月球的年龄应在距今10亿年至30亿年之间。
然而,这也带来了新的问题:这8亿年来,月球是靠什么维持地质运动的?
源区性质
科学家认为,月球发生火山活动的原因有两个:
1.岩浆源区聚集了大量生热元素,为月球地质活动提供驱动力;
2.月幔源区富含水分,能够降低熔点。
为了验证猜想,科学家通过超高空间分辨率同位素分析技术,推翻了此前月球研究中关于源区元素性质的定论。
以前,学界普遍认为造成月球火山活动的是钾、铀和钍等放射性元素,这些元素发生衰变后能够使月幔源区的岩石融化,形成岩浆,造成火山喷发。
但是,嫦娥5号带回的月壤中,并未发现这些元素。
水含量
从样本中,科学家还发现,月幔源区的含水量几乎可以忽略不计,每克岩石仅含1-5微克的水分,这与此前“月幔源区富含水,能降低岩石熔点,延长月球火山活动时间”的说法并不相符。
月球的神秘性又增加了一层:没有放射性元素和水,内部降温又很快,月球是怎么进行地质活动的呢?
嫦娥五号样本发现氦3,科学家表示正在研究提取技术
太空资源是人类目前最重要的研究方向之一,除了推翻此前学界的相关猜测外,此次带回的4斤月壤中,还发现一个重要的物质——氦-3。
中国月球探测工程的首席科学家、“嫦娥之父”欧阳自远院士表示:
月球土壤含有大量氦三,目前我们正在研究月球土壤氦三的提纯技术,同时积极推动国际间的月球样本研究合作。
氦-3是氦的同位素,以清洁、安全、高效率著称,而且容易控制,在核聚变中能够产生巨大的能量;
相比氘和氚的核聚变反应来说,氦-3几乎不会产生任何放射性污染,是一种接近完美的核融合发电材料,
然而,氦-3在地球非常稀有,一般产生于太阳内部的核聚变,通过太阳风散落到各个行星中。
但是,地球表面有着厚厚的大气层与磁场,太阳风无法直达地表,所以地球上氦-3的含量极低。
据统计,目前地球上能够探测到的氦-3总量仅有10-15吨,天然气矿床中的氦-3仅能够维持一个500兆瓦发电厂几个月的用量,含量非常少。
但是,月球就不同了,几乎没有大气的环境下,太阳风能够直接到达月球表面,氦-3也就随之沉落。
经过数亿年的积累,月球上的氦-3含量初步估算有5亿吨!这是什么概念呢?
据初步统计,氦-3在地球上售价在180亿-200亿/吨,假如使用氦-3作为可控核聚变材料发电,美国一年只需要消耗25吨,1992年的中国只需要8吨,这意味着,100吨氦-3可以供全球人类使用1年!
月球表面的氦-3含量高达5亿吨,足够人类使用多久可想而知。
有人认为,直接在月球上建立一个核能基地,通过以中继卫星为中介,将电能传输到地球的接收站随后再进行分配使用,这样会比将月壤运回地球要高效简单。
然而,在月球建立一个核电站并保证其能够正常投入使用,谈何容易?六十几年来,人类对月球的探究到如今也才只是运回一些土壤,建一个核能基地的成本和难度都比后者要更多。
随着太空技术的发展,太空运输的成本也会有所降低,毫不夸张地说,未来开发月壤中的氦-3将会成为解决人类能源危机最有效的途径之一;
假如人类开发成功,把月壤运回地球,月球会变小变轻吗?
万物都是守恒的,地月之间能够维持如今平衡的关系,和引力有很大关系,而引力的大小与质量和距离有很大的关系。
从直径与面积比来说,一个地球大概能够装得下49个月球,而月球的重量为7.349×10²²千克,月球和地球如今形成了一个引力平衡状态,如果一方的质量发生改变,那么这种平衡或许会被打破。
有人因此认为,假如月壤都被运回地球了,月球会变小甚至飞走或消失,地球由于缺少了与月球之间的引力平衡,潮汐现象也会随之消失;而少了月球这颗天然卫星,地球也许会遭受到其它彗星撞击......
不过,这种情况理论上不会允许发生的,而且,人类开采利用的月壤对于月球来说,或许只是九牛一毛,构不成动因。
对此,你怎么看呢?
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