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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