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月球上发现土特产,重达1731克

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:2020年12月19日,嫦娥五号任务月球样品正式交接,我国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开序幕。经初步测量,嫦娥五号任务采集月球样品约1731克。月球“土特产”将实现最大价值,对了解采样区的成分特征,月面物质与太阳风相互作用,月壤的成壤机理等的研究具有重要意义。此后,嫦娥五号返回器安全运抵北京,完成了开舱及相关处理工作,科技人员顺利取出了月球样品容器。如果你是去月海游览,这里的“特产”就要数玄武岩了。

月球上发现土特产,重达1731克

重1731克!

2020年12月19日,嫦娥五号任务月球样品正式交接,我国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开序幕。经初步测量,嫦娥五号任务采集月球样品约1731克。

月球“土特产”将实现最大价值,对了解采样区的成分特征(岩石类型、矿物组分、化学成分等),月面物质与太阳风相互作用,月壤的成壤机理等的研究具有重要意义。

此前,嫦娥五号探测器发射入轨后,经历地月转移、近月制动、在轨分离、平稳落月、钻表取样、月面起飞、交会对接及样品转移、环月等待、月地转移、再入回收等阶段,在轨工作23天,返回器携带月球样品于12月17日在内蒙古四子王旗预定区域着陆。此后,嫦娥五号返回器安全运抵北京,完成了开舱及相关处理工作,科技人员顺利取出了月球样品容器

表面一片荒芜的月球有很多宝藏,这些被人类带回地球的“土”特产也有不小的用途……

当你来到月球,踏上美丽的月面,首先可以随手收集一把脚下的月壤。月壤覆盖在整个月球表面,是由岩石碎屑、矿物颗粒、玻璃、陨石碎片、粘合集块岩等组成的松散堆积物。

与地球土壤的形成过程不同,月壤是在陨石和微陨石的频繁撞击、撞击溅射物堆积、宇宙射线太阳风的轰击,以及剧烈的温差促使月表岩石热胀冷缩破碎等机械作用下最终形成的。月壤的堆积速度极其缓慢,大约1亿年可以堆积到1.5—3米厚,比地球土壤形成要困难得多。

月壤成分非常复杂,最令人瞩目之处在于它蕴含着丰富的氦-3。氦-3有许多有趣的特点:液氦可以产生奇特的膜移动现象,在约零下271摄氏度的低温下会出现“超流”,能沿容器壁向上流动,比热容表面张力、压缩性都是反常的。

氦-3为地球能源问题提供了一种解决方案。它是优良的核反应原料,1公斤氦-3和0.67公斤氘发生核反应,将产生相当于一个一百万瓦发电厂19年发电量的能量,核发电效率非常高。而且氦-3在聚变过程中不产生中子,放射性小,反应过程易于控制,既环保又安全。

月球有丰富的氦-3资源。

氦-3最初是在太阳上由热核反应形成,然后借太阳风撒向四面八方,只有很少的量能到达地球和别的行星。因为大气层和磁场的阻碍,它们很难落在地球表面。月球几乎没有大气层和磁场,所以太阳风携带的微粒便能顺顺当当地落在月球上,“陷进”月面浮土里。

月壤中海量的氦-3储量可以满足人类上千年的能源需求。同时太阳风还在源源不断送来氦-3,储量有增无减,这让寻找新能源科学家们看到了希望。

古老的月岩石,开发价值高。月球表面的各种岩石本身非常有纪念意义,因为它们有最古老的历史。目前地球上能找到最古老的岩石年龄约为38亿年,更久远的就找不到了。

根据同位素的分析结果显示,月壳高地岩石的形成年龄为42亿—43亿年,是目前为止发现的“最老”的岩石。它不仅揭示了月球岩石类型、月球的总体成分特征及其化学演化历史等,同时还蕴含着太阳系行星、卫星早期演化历史的重要科学信息。

除了古老,月壳高地主要岩石类型有富含硅、铝、钙、钠的斜长岩,富含镁的结晶岩套和富含钾、稀土元素、磷的克利普岩,它们都各有特色且具有很大的开发价值。

▲ 2020年12月19日,工作人员在嫦娥五号月球样品交接仪式上搬运月球样品容器。(新华社记者 岳月伟摄)(www.xing528.com)

▲2020年12月17日,在中国航天科技集团五院,科研人员打开嫦娥五号返回器舱门,取出装有月球样品的容器并进行称重。(新华社记者 金立旺摄)

克利普岩在月球上分布广泛,它是岩浆分异或残余熔浆结晶形成的富含挥发元素的岩石,也被称为“月球上的花岗岩”。

克里普岩的主要矿物成分有长石、辉石、二氧化硅矿物和不透明矿物,不含或含极其微量的橄榄石,克里普岩中的钾元素、磷元素、稀土元素、钍元素及铀元素的含量颇丰。

上述这些都在地球上有非常广泛的用途,稀土元素应用于国防工业、冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷纺织皮革、农牧养殖等领域。钍可以制作合金、催化剂、高温陶瓷材料、光电管电子管、特殊焊条以及吸气剂等,还是制造高级透镜的常用原料;钍也是潜在的核燃料,经过中子轰击它可以转化为铀233,有重要的能源用途。

如果你是去月海游览,这里的“特产”就要数玄武岩了。

从地球看月亮,会发现月亮表面有明有暗,早期的观察者以为这些地方被海水覆盖,称它们为月海。实际上,月球本身并不发光,而是反射太阳光,月海也没有水,之所以暗淡是因为里面遍布玄武岩,反射率比较低,所以看起来月海部分都是暗灰色的。

玄武岩是地下岩浆从火山中喷出或从地表裂隙中溢出后,经冷却凝结而形成的火成岩。一般来说,玄武岩颜色较深,在岩石中可见气孔,这些气孔后来可能会被其他矿物充填。玄武岩岩浆的黏度小,易于流动,形成很大的覆盖层,常形成广大的熔岩台地,分布很广。

月球上的玄武岩有很大开发价值。从美国6次阿波罗计划苏联3次月球号探测器带回的月球样品分析结果表明,玄武岩中钛铁矿含量较高。后来的“克莱门汀号”和“月球勘探者”探测器也证实了这一点。

钛铁矿是提炼钛和二氧化钛的主要矿物,纯钛和钛合金是新型的结构材料,在航天工业和航海工业中应用巨大;二氧化钛俗称“钛白”,是一种优良的白色涂料,在光触媒、化妆品等工业领域也应用广泛。

这些资源不仅对人类在地球上的生产生活非常重要,而且在未来的月球基地建设中也有重要的作用。玄武岩中钛铁矿可以提供铁、钛和氧,与氢反应产生的水将是月球基地获取水资源的重要途径之一。

当我们离开月面返回航天器,抖抖衣服,会得到另外一种月球的“馈赠”——月尘。

月尘与月壤、月球岩石的成分一致,主要来源于月球表面的风化碎屑物,在陨石轰击、太阳风和宇宙射线以及巨大的昼夜温差变化等作用下形成,只不过更加纤细。

不过月尘带来的更多是麻烦。地球上的灰尘在风和水流的长期侵蚀作用下会变得平滑,月球上既没有风也没有流动水,尘埃颗粒保持着尖锐锋利的状态,所以它会对人体和航天器造成损坏。

在阿波罗任务中,12名登月航天员因为吸入月尘,都引发了各种症状,包括眼睛和肺部感到刺痛,产生过敏反应——流泪、咳嗽,甚至呼吸困难,这被称为“月球花粉热”。

探月之路充满荆棘,但从不妨碍勇士前行。

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