月球上都有哪些值钱的矿产资源?
如何获取月球上矿产资源的成分组成?
中国嫦娥五号带回来的月球土壤,其中部分曾被拿出来做公益展览,当时被很多人调侃,可惜的是经证实月球土壤无法种菜。这些都是玩笑话,虽然无法种菜,但是月球土壤具有巨大的科研价值,不仅能够帮助确定地球月球和太阳系的起源历史,还能用于分析月球存在的各种元素。
中美建交蜜月期,美国送给中国1克土壤,仅凭这一克土壤,中国的科研团队就搞出了14篇论文。中国是世界上第三个从月球挖土并且带回地球研究的国家,在此之前,美国的阿波罗计划曾经带回过七百多斤的月球土壤,而苏联也曾采用无人探测器的方式带回过三百多克的月球土壤。
这些月球土壤,大部分都是风化形成的微小颗粒,科学家们将其取出部分磨碎,然后贴在碳质透明胶上,用高分辨率扫描显微镜和分光计进行观察测试,或者采用原子探针断层扫描技术,对其中的一粒尘埃进行成分分析,进而确定月球土壤中各种矿物质的含量。
除此之外,科研人员还能通过月球人造卫星发回的多光谱探测数据,确定月球月球岩石种类和矿产资源的分布范围和大致数量。
月球上到底存在着哪些矿产资源?
通过对比中国带回的样品和美国的发现,中国的样品竟然是彩色的,里面含有很多石英玻璃颗粒,而美国的则偏灰暗。这主要是因为月球上存在着大量的二氧化硅,硅元素的含量达到了百分之二十以上,而中国选择的采样点位于月球背面——一个长期遭受陨石和小行星撞击的位置。
撞击产生的高温让二氧化硅产生反应,形成玻璃渣,这意味着人类可以在月球上制造玻璃。人类探测月球带回来的月球样品,主要是两个部分组成,即月球岩石颗粒和月壤。
除了大量的二氧化硅之外,通过对月球样品的研究分析,人们惊喜地发现地球上最常见的矿物,月球上都存在,其中氧、铝、铁、镁、钙、钠、钾等元素最多。月球上的岩石主要由三部分组成,月海玄武岩、苏长岩和富铝斜岩。
月海玄武岩是人类研究最多最透彻的,广泛存在于月球的各个洼地,初步估计超过百万立方公里。月海玄武岩里面含有丰富的钛铁矿,保守估计能够提炼出一百万亿吨钛铁矿。铁的作用不必多说,钛是一种机械性能十分好的材料,轻便抗腐蚀、延展性好、耐低温、耐高温,被广泛应用于多个工业领域。
苏长岩中含有丰富的钾、稀土族元素、磷以及铀和钍等放射性元素,能够提炼出6.7亿吨稀土、8.4亿吨铀和3.6亿吨钍,富铝斜岩中则含有铝等矿物。月球土壤,光是月球表面五厘米厚的砂土中,就含有上亿吨铁,而且是十分便于冶炼的氧化铁,然后还有粒径约0.6微米的纯钼微粒。
钼可以提高合金钢的强度、韧性,或者用于催化剂、活化剂和化肥的制造,但是钼在地球地壳中的含量仅为0.00015%,并且极难以游离态存在。得益于太阳风中的高能粒子在真空状态下不断作用于月球表面,月球上的含钼化合物发生了还原反应,生成了纯钼微粒,极具诱惑力。
不过这两都不是重点,月球表层土壤中的大头,毫无疑问是人类梦寐以求的氦三。氦三在地球的可开采量仅为几百千克,但是在月球上却有上百万吨,这源自于太阳风的长时间抛射,毕竟月球表面没有没有地球这样的磁场和大气层保护。
综合来说,经过人类的粗略统计,月球上不仅存在着丰富的铜、氢、铁、硅、钛、铝等常见矿物,还存在着大量的稀土、钼、氦三、锰、钴、铬、镍、镁等地球相对稀缺的矿物资源。
人类的未来,氦三
说到这里就不得不特别提一下氦三,地球上仅有几百千克可以开采的氦三,但是月球上却存在着上百万吨。这意味着什么呢?
氦三是一种可以应用于第四代核武器、核电站和宇宙飞船的核聚变原料,但是和当前核电站普遍使用的原料不同的是,这种原料十分安全,反应过后没有辐射无污染,而且能效比超高,仅需10吨就能满足我国一年的能源需求,100吨就足够全世界使用一年,这意味着月球上的氦三足够人类使用几千年乃至上万年。
而且虽然目前来看人类登陆月球花费巨大,但是一旦在月球开采氦三的技术成熟,即便是扣除掉这笔昂贵的费用,依旧能够实现高达250倍的回报,每年仅需几艘载重百吨的飞船来回,就能带来全人类所需的能源。这也无怪乎氦三作为一种优秀的未来能源。
“遍地黄金”的月球,采一趟矿可不容易
有人说虽然月球上的矿产资源丰富,但是除了氦三,用航天器开采并带回并不划算,是十足的亏本买卖。其实这不是什么问题,只要技术足够,人类完全能够实现在月球上就地取材建造相关设备和设施,然后只送氦三和部分珍稀矿藏回来。
比如人类每开采一吨的氦三,就会得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳,开采的钛铁矿和其他金属可以用于制造月球基地和火箭、宇宙飞船,还会产生液氧等附属产品,可以用于生产水和氧气,月球基地的留守人员完全可以实现自给自足。
不过让人担忧的是,尽管我们将月球上的氦三描述得如此丰富,但是按照月球表面氦三的平均浓度来计算,人类要想获取一克氦三,依旧需要处理超过150吨的月球土壤,一吨就意味着要处理1.5亿吨月球土壤,这比黄金的获取难度还要高上百倍。除非人类找到富集区,否则其中的艰辛可想而知。
更值得一提的是,月球不同于地球,上面温差太大,微重力,又是真空环境,而且充满了宇宙高能射线和微陨石,这意味着现有的润滑油和密封材料将难以使用,机械的持续稳定运转将面临巨大挑战。按照美国科学家的想法,想要在月球实现采矿,就必须解决一系列问题。
微陨石碰撞防护、低重力下的稳定性、就地取材制造炸药、设备自动化、遥控与机器人操纵、真空低温下高强度高耐久性轻型材料的制造、蓄电池和燃料电池或者辐射能源的供应。
按照俄罗斯科学家的估算,如果人类现在开始致力于氦三的开采研究,未来三四十年即可实现,总花费预计将达到几千亿美元,这个数目看起来是个天文数字。所以人类对于未来的探索,内耗毫无疑问是最大的阻力之一。
2024-11-22 广告
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