当前位置: 华文世界 > 科技

科学家在月球发现惊人大洞!不仅能建月底基地,或许还能采矿?

2024-07-18科技

声明:本文内容均引用权威资料结合个人观点进行撰写,文末已标注文献来源,请知悉。

月球发现一个大洞,能住人,或许还能采矿?

根据【自然·天文学】7月15日的论文报道,在月球上观测到一个巨大洞穴,入口就在静海,可以直接从地表进入。

这个洞穴,将为人类提供一个 良好的庇护所 ,不仅如此,人类探月从地表转战地下, 将有更多矿产资源可以利用。

只是,如今在太空采矿领域, 美日已领先两步,中国能跟上吗?

月球资源

研究表明,这个大洞宽45米,长80米,深150米,入口在月球静海区域,这里有最深的洞穴坑,从坑里就能进去。

在未来,人类想从这进去,不必准备潜水艇,因为 静海 虽然有「海」名,但不是海,而是 月球上的一片平原。

像这样的「海」,月球上有很多,另外还有「湖」「湾」。

取这样的名字,并不是月球上真有这么多水,而是 长久以来的误解

以前人们用 天文望远镜观察月球 ,发现有的地方比较暗,有的地方又很亮, 认为暗的地方,是因为有海洋 ,反光度比其他地方低,所以就有了「月海」之名。

一些暗部面积小,不算海,就有了「月湖」、「月湾」的名字,与之相对的, 看起来较亮的地方,就被当成了陆地,称之为「月陆」

月海之一的静海,据推断形成于晚海纪青年期,主要 由玄武岩构成。

跟地球上的玄武岩一样,月球上的玄武岩,也由地下的岩浆喷涌出来后,冷却形成,这些玄武岩颜色深,浑身布满气孔,气孔中可能填充着其他矿物。

与地球玄武岩相比,这些玄武岩钛铁含量高,可以用于 提炼钛以及二氧化钛

提炼出来的钛可以制作钛合金,这是一种新型材料,被广泛应用于航天和航海。

二氧化钛 是一种白色涂料,一般被称之为「钛白」,在光触媒,化妆品等领域,有很大的利用价值。

不仅如此, 从月球玄武岩里提取出的铁、钛,还可以用于建设月球基地 。提取出的氧,能够与氢发生反应,产生水,为将来在月球生活提供「生命之源」。

采完玄武岩,顺着这个巨大的洞穴进入,里面可能有 绿色的橄榄石

之前玉兔二号远赴月球时,探测到了 富含橄榄石和低钙辉石的深部矿物

橄榄石地球上也有,它是自然界最古老的宝石之一,全身绿色,被作为 昂贵的珍宝 在商贾间流转。

月球上的橄榄石,比地球上的含铁量更高,除了用作宝石,或许更大的价值是 提炼铁

这些橄榄石,更多是深埋于地下。

当年月球岩浆演化时,较轻的斜长石上浮,在表面形成了月壳,橄榄石、辉石等物质下沉,形成了月幔。

所以月球表面都是一些较轻的矿物, 往下可能有更多有价值的矿物

除此之外,这里还可能 存在大量水冰 ,水冰是一种游离在冰与水之间的物质,如果开采成功,将有效解决月球基地的水源问题。

这次地下洞穴的发现,不止是找到了较为理想的 月球基地选址 ,可能还找到一个丰富矿区,以及 开展太空采矿 的立足点。

月球采矿

当然,如今只是远远观测到这里有个洞,里面有什么,还是未知的。

不过月球采矿却是明确的,因为月球复杂的环境,在表面就孕育出了 很多有价值的矿 ,氦-3就是其中一种。

氦-3在地球上也有,不过储量只到500公斤左右,1公斤就要600万美元。

但月球磁场比地球小太多,使得更多的太阳风将更多的氦-3送入月表,基本实现了氦-3自由。

氦-3是一种较为清洁、高效、可控的核聚变材料,并且有特殊超流性、稳定性、非辐射性等特点,在可控核聚变领域,以及核磁共振、超低温制冷、核爆检测等方面,都有着广阔的应用前景。

可见,光表面的这些矿物,就足以造福很多人,更别说藏在月球深处,以及地表没有发现的。

月球采矿,是一项意义重大的工程。 只是,收益越大,意味着所承担的风险越大。

月球重力只有地球的六分之一 ,白天气温高至127℃,夜晚又骤降到-250℃,这样的极端环境,加上高地球数倍的真空度,使得 月壤有了特殊的机理。

在月球采矿,不像在地球挖土这么简单,采矿机械的结构和材料,都得满足很高的要求。

除此之外, 月表上还分布小而锋利的月尘 ,容易吸附到宇航服上,进而 钻入宇航员呼吸系统 ,造成损伤。

另外, 月球表面还经常遭到陨石撞击 ,这些都为月球采矿增加了难度。

除了采矿难,运输也难,如今只是来往月球都没几个国家能做到,更别说开辟一条地月运矿路线了。

据估计, 目前地月运输成本,每公斤高达5万-9万美元 ,单手就能举起的那么一点东西,从地球到月球,就是天价。

虽然月球采矿看起来困难重重,但目前已经有 「智能化协同建采」 计划,采矿不用人类亲自上去,而是让一些多功能的机器人执行,多方协同开展采矿业务。

对于水冰的开采,也提出了 「温控贯入开采」 等多种方法,能有效将其利用,为将来人们到月球生活做准备。

太空采矿

随着航天的发展,越来越多的国家认识到 天外矿产 的价值,目标不止是月球,还有太空。

太空的宝藏,是那些飘散的小行星,这些小行星主要被划分为三类, 含碳的为C型,含硅酸碱以及金属混合物的为S型, 含铁镍的为M型。

无论哪种型号的小行星,都有 地球稀缺的资源, 开采价值大,根据专家估计,一颗小行星的价值,至少是百亿美元起步。

对小行星的开采,一共分三步走,第一步,发射探测器到小行星上, 探测有没有贵金属资源 ,有就进入到下一步。

第二步为勘探,根据小行星的位置、成分等制定勘探方案, 采集样本回来研究。

确定有开采价值,再进入到第三步,也就是正式开采。

目前成功完成前两步的国家,有美国和日本。

美国在2015年签署了【美国商业太空发射竞争法案】,该法案的要点是, 谁有能耐从小行星上搞到资源,这颗小行星就是谁的。

法案一经实行,成功激发了大众的发财梦和探索热情。2020年, 美国 奥西里斯-REx探测器 成功从贝努小行星采样回归

日本 方面,在2020年发射的探测器 「隼鸟2号」 ,成功从名为「龙宫」的小行星上,带回来5.4克样本,从样本中发现了氨基酸。

我国则是计划在2025年前后, 发射「天问二号」,对一颗近地小行星探测并采样

排在美国和日本之后,我国因此落后了吗?并不是,我国有能力进行月背采样,火星探测, 从小行星上探测并采样,不是难事。

我国不是没能力追赶,而是循序渐渐开展,先将 航天运输成本降低 ,才能更好地进行太空采矿,安稳将这些矿石带回地球,有效利用。

虽然探测和勘察阶段也是技术比拼,但真正采到矿才是真本事。没有走到终点,所有领先都可能被超越。

参考资料:

[1] 【在月球乃至更远的小行星上采矿,距离现实还有多远?】极目新闻2022-09-17

[2] 【月球「土」特产里宝藏多:氦-3、古老月岩石、月海玄武岩】中国航天报2020-12-21

[3] 【科学家发现月球存在巨大地下洞穴,可为宇航员提供天然庇护所】IT之家 2024-07-16

[4] 【走,到月球采矿去】光明网2024-03-07

[5] 【权威揭秘!玉兔二号首次发现的月球深部物质是啥?】科普中国2019-05-30

[6] 【我们距离太空采矿还有多远?】新华社2024-06-13