珍贵月球样品
送与俄罗斯,法国
在年“中国航天日”主场活动启动仪式上,国家航天局公布了我国向俄罗斯、法国赠送月球样品的消息。今年4月,法国总统马克龙访华期间,中国向法国赠送了1.5克科学用月球样品。年2月4日,俄罗斯总统普京访华时,中国赠送俄罗斯1.5克科学用月球样品。年3月,中国国家主席习近平访俄期间,俄罗斯回赠中国1.5克科学用月球样品。
中国赠送法国和俄罗斯的月球样品来源于年12月中国嫦娥五号任务从月球正面风暴洋东北部天船基地获取的钻取样品和表取样品。俄罗斯回赠中国的月球样品来源于年苏联月球-16号任务钻取的样品。
(文章内容来源于网络)年12月,中国国家航天局发布《月球样品管理办法》,鼓励开展月球样品研究,促进科学成果共享。迄今,已有澳大利亚、俄罗斯、法国、美国、英国及瑞典等国科学家参与了中国月球样品的科学研究。月球样品的国际共享和共同研究是国际科学界的大事,是研究月球形成与演化等科学问题的重要途径,是人类社会为探索未知世界开展的重大科学活动。
月球土壤新研究成果
可用来“生产”氧气和燃料
近日,香港中文大学(深圳)理工学院的邹志刚院士、朱熹教授、王璐教授、涂文广教授和南京大学姚颖方教授、周勇教授、中国科技大学熊宇杰教授合作采用机器学习等方法,对月壤材料结构进行了多次分析,明确月壤含有一些活性化合物。它们可以作为催化剂,借助太阳光,将水和二氧化碳转化为氧气、氢气和甲烷、甲醇。
地外人工光合成指的是在外太空,通过原位太阳能或其他能量的利用,实现人工光合成的过程。该技术主要利用人类呼吸的二氧化碳和月球上原位开采的水资源产生氧气和碳氢化合物,有望成为月球的资源原位利用技术之一。这种技术能够在宽温度范围下运行,实现低能耗和高效能量转换,实现这一目标可以极大地提高人类生存太空生存的可行性和持久性。而作为月球上最丰富的资源之一,月壤是月球原位资源利用的重要组成部分。与地球上的催化剂相比,月壤或月壤提取成分作为月球上的人工光合成催化剂,无疑可以大大降低航天器的载荷和成本。
那么,月壤中有可以被用作催化剂的成分吗?嫦娥五号月球样品为实现地外人工光合成提供了一个很好的机会。团队及其合作伙伴采用机器学习等方法,对月壤材料结构进行了多次分析,明确嫦娥五号月壤中主要的晶体成分大约有24种,其中作为人工光合成的催化剂有钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石、以及多种铁基化合物等8种。同时,月壤表面具有丰富的微孔和囊泡结构,这种微纳结构进一步提高了月壤的催化性能。进而采用月壤作为光伏电解水、光催化水分解、光催化二氧化碳还原、以及光热催化二氧化碳加氢等反应的催化材料,评估其性能。研究表明,月壤在光伏电解水和光热催化二氧化碳加氢反应中具有较高的性能和选择性。
基于以上分析,研究团队针对月球环境,提出利用月壤实现地外人工光合成的可行策略与步骤。即利用月球夜间的极低温度(-°C),通过凝结将二氧化碳从人类呼吸空气中直接分离。然后嫦娥五号月壤作为水分解的电催化剂和二氧化碳加氢的光热催化剂,将呼吸废气、月球表面开采的水资源等转化为氧气、氢气、甲烷和甲醇。其中,甲醇是人类有机合成中的主要原料,而甲烷是太空飞行器在地外极其需要的燃料成分。
尽管月壤的催化效率低于地球上可用的催化剂,但采用原位的地外人工光合成技术,可以大幅度减少人类进入外太空的载荷,节约了很大的成本。这项工作只需要月球上的太阳能、水和月壤,为建立适应月球极端环境的原位资源利用系统提供了潜在方案。基于该系统,人类或可实现“零能耗”的地外生命保障系统,真正支持月球探测、研究和旅行。
月球土壤新发现
从玻璃中发现更多水资源
最近,中国科学家在最新研究中发现,月球上的玻璃中含有水分,这为未来的长期探测任务打开了一扇窗口:中国科学院的研究者发现了月球中一个新的水库。他们发现在月球上存在大量的玻璃和熔岩,这些物质中含有相当多的水分。科学家们通过分析月球土壤中的两种特殊类型的玻璃,它们的成因是被小行星撞击形成的,分别位于靠近月球南极和赤道的两个位置。在研究中,科学家们发现这些玻璃中含有大量的水分。这些发现对科学研究的未来非常有意义。尽管由于月球上的大气层很弱,使得水分大量的挥发失去,但月球上仍可能存在大量的冰,并且还有一些专门设计的探测器正在寻找更多的证据。
这次发现的玻璃中蕴含的水分对于未来的月球和太空探索任务具有很大的价值,因为水很可能会成为未来人类在太空生存和探索的基本需求之一。科学家们还研究了月球上的土壤样本。他们发现,在月球表面的一些地方,土壤中也存在着水分。这些水可能是从彗星或其他天体上带来的。科学家们表示,这种发现将有助于我们更好地理解太阳系中的水资源。
(文章内容来源于网络)这项研究为未来月球基地的建设提供了新的可能性。目前,将月球表面的土壤和其他资源提取出来的技术已经相当成熟,但是水在月球上仍然是一种稀缺资源。如果我们能够在月球表面找到更多的水,那么这将大大简化未来月球基地的建设过程。中国科学院的这项研究表明,在月球表面存在着一个新的水库,并且玻璃中的月球土壤也含有水分。这项研究将有助于我们更好地了解太阳系中的水资源,并为未来月球基地的建设提供了新的可能性。
研究结果不同
同一个月亮不同的土壤
中国科研人员通过对月壤的成分进行研究,发现美国公布的月壤成分与月球的成分有很大的不同我国嫦娥五号取回的土壤:首先,我国嫦娥五号取回的月球土壤中发现了大量玻璃质物质,即主要成分是二氧化硅。一般认为,这是因为陨石撞击月球表面时,高温使月球岩石熔化形成,但美国打捞上来的月壤中,此类物质很少。有网友将美国取回的月球土壤成分与嫦娥5取回的月球土壤成分进行了比较,美国月球土壤的成分是:二氧化硅、二氧化钛(雪-白色粉末)、氧化铝、低氧化物铁、一氧化锰、氧化镁、氧化钙、氧化钠、氧化钾各自的成分比例没有列出,但颜色几乎都是灰白色。
根据我国嫦娥5号月壤成分,二氧化硅约占75%,还有碳酸钠、氧化钠、氧化钙、镁橄榄石、铁橄榄石石头,辉石,颜色较深,但更多样化。
年,物理学家亚诺维尔德斯参观荷兰博物馆时,发现这个标本不像月球上的材料,他认为美国不可能赠予荷兰这样的东西大型月球岩石样本质疑这块“月球岩石”的真实性,于是博物馆请来了石材专家鉴定,发现这只是一块木化石。
不过,荷兰的假月石事件被宇航员认为是乌龙。科学界还是更喜欢美国登月是真实事件。美国取回的月球土壤与中国嫦娥5取回的月球土壤成分不同并不代表美国取回的月球土壤是假的,因为月球土壤被挖掘的地点不同。美国获得月球土壤的地点主要在月球上的富饶海和宁静海。中国嫦娥5月被刮的地方是风暴海的鲁姆克山脉。位置相距甚远,构图不同也是正常的。事实上,即使在地球上,不同地区的土壤成分也大不相同。土壤成分的差异并不奇怪。
月球土壤可以采集
火星土壤为什么不可以?
人类一直对太空探索充满了好奇心,对于月球和火星的探索更是未有止境。为了能更好地研究这些未知的星球,科学家们就需要收集这些星球的土壤和岩石样品。但是,为什么月球土壤可以带回地球,火星土壤却不行呢?
首先,月球距离地球比火星近,表面温度相对更低,没有像火星一样大气层保护,所以月球表面相当于被宇宙射线轰击了几十亿年,地质变化非常缓慢,表面的矿物质独特而稳定。火星地表温度波动巨大,大气层薄且稀薄,又没有地球的磁场,地球的宇宙射线较少侵袭其表面。而月球土壤的主要组成成分是氧化硅、氧化铁等,而这些物质在地球上也是很常见的,所以月球土壤在带回地球之后并不会对地球环境造成太大的影响。
(文章内容来源于网络)从月球上采集到的石块和土壤还会被用于探索月球的历史,了解太阳系以及地球的形成与演化之间的关系,是科学界研究的重要来源之一。然而,火星的土壤不太一样。火星的表面有很多显著的化学特征,例如火星土壤的主要成分是二氧化硅以及氧化铁等,它们的化学构成和形态会引人类对失活的生命存在的质疑。同时,火星表面存在大量的氧化物,过氧化物和其他复杂的化合物,在回到地球后,火星土壤和岩石的成分和结构可能会对地球环境造成巨大的影响。火星表面环境条件又比较特殊,硫酸和过氧化物等放射性元素会对采集火星土壤产生一定的影响,进而对环境和人的健康构成一定的威胁。因此,采集火星土壤是一个很危险的工作,并且需要非常谨慎的处理。
月壤不危险
开封必备真空手套箱
月球样品实验室主要由地外样品存储室、地外样品制备室、地外样品处理与物性分析室等实验室组成,来自月球的样品将在这里存储、解封以及处理分析。在月球样品实验室中,第一个屋子就是用于安全解封的科研装备。由于月球上是几乎真空的状态,和地球上存在很大的压差,安全解封就成了摆在科研团队面前的首个难题。
而最大问题就是解封在月表真空环境下封装的设备。为解决这个难题,科研人员通过技术和验证,最终设计了一套方案,在真空条件下独立进行罐子的解封,解封完之后再把样品转移到氮气环境下进行存储和处理。科研团队介绍,由于月球样品产于高真空高还原的环境,很容易受到地球上氧和水的侵蚀、风化和氧化,因此在氮气环境下存储的过程中,还必须严格控制水和氧的指标。张广良说:“我们知道月球土壤样品是粉末状的,很容易受到地球物质的污染,因此对于解封它的外部环境,我们设计为一个洁净室的条件,最大限度减少地球颗粒物质对它的污染。”
根据采样方式和样品使用的不同,此次采集回来的样品会分为钻取样品临时存储、表取样品临时存储、钻取样品永久存储和表取样品永久存储四大类,专家介绍:“根据采样返回样品的特点,有钻取样和表取样,因此我们把这两类样品分门别类,设计不同的存储装置进行存储,这样才能够更妥善地保管样品。在实际过程中,我们要根据科学研究的实际需求来进行分样,必须严格遵守一定的操作规程,确保月球样品在最终分析的时候,样品量既能适用于科学研究,又不会浪费。”为此,在样品开封过程中,可以多次看到真空手套箱的身影,为安全开封提供可靠地安全环境保护。
手套箱的作用,是将高纯惰性气体充入箱体内,并循环过滤掉其中的水、氧、有机气体等物质的实验室设备。也称真空手套箱、惰性气体保护箱等。主要功能在于对O2、H2O、有机气体的清除。广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境。最终保证月球土壤的安全保存。
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