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月球上都有哪些值錢的礦產資源?

如何獲取月球上礦產資源的成分組成?

中國嫦娥五號帶回來的月球土壤,其中部分曾被拿出來做公益展覽,當時被很多人調侃,可惜的是經證實月球土壤無法種菜。這些都是玩笑話,雖然無法種菜,但是月球土壤具有巨大的科研價值,不僅能夠幫助確定地球月球和太陽系的起源歷史,還能用於分析月球存在的各種元素。

中美建交蜜月期,美國送給中國1克土壤,僅憑這壹克土壤,中國的科研團隊就搞出了14篇論文。中國是世界上第三個從月球挖土並且帶回地球研究的國家,在此之前,美國的阿波羅計劃曾經帶回過七百多斤的月球土壤,而蘇聯也曾采用無人探測器的方式帶回過三百多克的月球土壤。

這些月球土壤,大部分都是風化形成的微小顆粒,科學家們將其取出部分磨碎,然後貼在碳質透明膠上,用高分辨率掃描顯微鏡和分光計進行觀察測試,或者采用原子探針斷層掃描技術,對其中的壹粒塵埃進行成分分析,進而確定月球土壤中各種礦物質的含量。

除此之外,科研人員還能通過月球人造衛星發回的多光譜探測數據,確定月球月球巖石種類和礦產資源的分布範圍和大致數量。

月球上到底存在著哪些礦產資源?

通過對比中國帶回的樣品和美國的發現,中國的樣品竟然是彩色的,裏面含有很多石英玻璃顆粒,而美國的則偏灰暗。這主要是因為月球上存在著大量的二氧化矽,矽元素的含量達到了百分之二十以上,而中國選擇的采樣點位於月球背面——壹個長期遭受隕石和小行星撞擊的位置。

撞擊產生的高溫讓二氧化矽產生反應,形成玻璃渣,這意味著人類可以在月球上制造玻璃。人類探測月球帶回來的月球樣品,主要是兩個部分組成,即月球巖石顆粒和月壤。

除了大量的二氧化矽之外,通過對月球樣品的研究分析,人們驚喜地發現地球上最常見的礦物,月球上都存在,其中氧、鋁、鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素最多。月球上的巖石主要由三部分組成,月海玄武巖、蘇長巖和富鋁斜巖。

月海玄武巖是人類研究最多最透徹的,廣泛存在於月球的各個窪地,初步估計超過百萬立方公裏。月海玄武巖裏面含有豐富的鈦鐵礦,保守估計能夠提煉出壹百萬億噸鈦鐵礦。鐵的作用不必多說,鈦是壹種機械性能十分好的材料,輕便抗腐蝕、延展性好、耐低溫、耐高溫,被廣泛應用於多個工業領域。

蘇長巖中含有豐富的鉀、稀土族元素、磷以及鈾和釷等放射性元素,能夠提煉出6.7億噸稀土、8.4億噸鈾和3.6億噸釷,富鋁斜巖中則含有鋁等礦物。月球土壤,光是月球表面五厘米厚的砂土中,就含有上億噸鐵,而且是十分便於冶煉的氧化鐵,然後還有粒徑約0.6微米的純鉬微粒。

鉬可以提高合金鋼的強度、韌性,或者用於催化劑、活化劑和化肥的制造,但是鉬在地球地殼中的含量僅為0.00015%,並且極難以遊離態存在。得益於太陽風中的高能粒子在真空狀態下不斷作用於月球表面,月球上的含鉬化合物發生了還原反應,生成了純鉬微粒,極具誘惑力。

不過這兩都不是重點,月球表層土壤中的大頭,毫無疑問是人類夢寐以求的氦三。氦三在地球的可開采量僅為幾百千克,但是在月球上卻有上百萬噸,這源自於太陽風的長時間拋射,畢竟月球表面沒有沒有地球這樣的磁場和大氣層保護。

綜合來說,經過人類的粗略統計,月球上不僅存在著豐富的銅、氫、鐵、矽、鈦、鋁等常見礦物,還存在著大量的稀土、鉬、氦三、錳、鈷、鉻、鎳、鎂等地球相對稀缺的礦物資源。

人類的未來,氦三

說到這裏就不得不特別提壹下氦三,地球上僅有幾百千克可以開采的氦三,但是月球上卻存在著上百萬噸。這意味著什麽呢?

氦三是壹種可以應用於第四代核武器、核電站和宇宙飛船的核聚變原料,但是和當前核電站普遍使用的原料不同的是,這種原料十分安全,反應過後沒有輻射無汙染,而且能效比超高,僅需10噸就能滿足我國壹年的能源需求,100噸就足夠全世界使用壹年,這意味著月球上的氦三足夠人類使用幾千年乃至上萬年。

而且雖然目前來看人類登陸月球花費巨大,但是壹旦在月球開采氦三的技術成熟,即便是扣除掉這筆昂貴的費用,依舊能夠實現高達250倍的回報,每年僅需幾艘載重百噸的飛船來回,就能帶來全人類所需的能源。這也無怪乎氦三作為壹種優秀的未來能源。

“遍地黃金”的月球,采壹趟礦可不容易

有人說雖然月球上的礦產資源豐富,但是除了氦三,用航天器開采並帶回並不劃算,是十足的虧本買賣。其實這不是什麽問題,只要技術足夠,人類完全能夠實現在月球上就地取材建造相關設備和設施,然後只送氦三和部分珍稀礦藏回來。

比如人類每開采壹噸的氦三,就會得到6300噸氫、70噸氮和1600噸碳,開采的鈦鐵礦和其他金屬可以用於制造月球基地和火箭、宇宙飛船,還會產生液氧等附屬產品,可以用於生產水和氧氣,月球基地的留守人員完全可以實現自給自足。

不過讓人擔憂的是,盡管我們將月球上的氦三描述得如此豐富,但是按照月球表面氦三的平均濃度來計算,人類要想獲取壹克氦三,依舊需要處理超過150噸的月球土壤,壹噸就意味著要處理1.5億噸月球土壤,這比黃金的獲取難度還要高上百倍。除非人類找到富集區,否則其中的艱辛可想而知。

更值得壹提的是,月球不同於地球,上面溫差太大,微重力,又是真空環境,而且充滿了宇宙高能射線和微隕石,這意味著現有的潤滑油和密封材料將難以使用,機械的持續穩定運轉將面臨巨大挑戰。按照美國科學家的想法,想要在月球實現采礦,就必須解決壹系列問題。

微隕石碰撞防護、低重力下的穩定性、就地取材制造炸藥、設備自動化、遙控與機器人操縱、真空低溫下高強度高耐久性輕型材料的制造、蓄電池和燃料電池或者輻射能源的供應。

按照俄羅斯科學家的估算,如果人類現在開始致力於氦三的開采研究,未來三四十年即可實現,總花費預計將達到幾千億美元,這個數目看起來是個天文數字。所以人類對於未來的探索,內耗毫無疑問是最大的阻力之壹。