每噸200億元!嫦娥五號帶回罕見物質,100噸足夠全球人類使用1年

文|整點科普

在神舟十三號緊鑼密鼓地準備“飛天”時,我國也在國際頂級學術期刊《Nature》在16天內連發了3篇嫦娥五號帶回的月球土壤研究成果,針對樣品

年齡、源區性質和水含量

三方面提出了最新的、最科學的研究,推翻了之前的許多猜測,同時也發現了新物質——

氦3

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關於嫦娥5號樣本的最新研究

年齡

在此之前,從美國阿波羅號帶回的月壤相關研究中,學界普遍認為月球在

28億年前

就停止了岩漿活動;

但從嫦娥5號樣品中,發現

月球在20億年前仍存在地質活動

,與此前猜測相差了8億年。

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科學家根據月海玄武岩推測:

月球的年齡應在距今10億年至30億年之間。

然而,這也帶來了新的問題:這8億年來,月球是靠什麼維持地質運動的?

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源區性質

科學家認為,月球發生火山活動的原因有兩個:

1。岩漿源區聚集了大量生熱元素,為月球地質活動提供驅動力;

2。月幔源區富含水分,能夠降低熔點。

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為了驗證猜想,科學家透過

超高空間分辨率同位素分析技術

,推翻了此前月球研究中關於源區元素性質的定論。

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以前,學界普遍認為造成月球火山活動的是

鉀、鈾和釷等放射性元素

,這些元素髮生衰變後能夠使月幔源區的岩石融化,形成岩漿,造成火山噴發。

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但是,嫦娥5號帶回的月壤中,

並未發現這些元素

水含量

從樣本中,科學家還發現,月幔源區的含水量幾乎可以忽略不計,

每克岩石僅含1-5微克的水分

,這與此前

“月幔源區富含水,能降低岩石熔點,延長月球火山活動時間”

的說法並不相符。

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月球的神秘性又增加了一層:沒有放射性元素和水,內部降溫又很快,月球是怎麼進行地質活動的呢?

嫦娥五號樣本發現氦3,科學家表示正在研究提取技術

太空資源是人類目前最重要的研究方向之一

,除了推翻此前學界的相關猜測外,此次帶回的4斤月壤中,還發現一個重要的物質——

氦-3

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中國月球探測工程的首席科學家、“嫦娥之父”歐陽自遠院士表示:

月球土壤含有大量氦三,目前我們正在研究月球土壤氦三的提純技術,同時積極推動國際間的月球樣本研究合作。

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氦-3是氦的同位素,以清潔、安全、高效率著稱,而且容易控制,在核聚變中能夠產生巨大的能量;

相比氘和氚的核聚變反應來說,氦-3幾乎

不會產生任何放射性汙染

,是一種接近完美的核融合發電材料,

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然而,

氦-3在地球非常稀有

,一般產生於太陽內部的核聚變,透過

太陽風

散落到各個行星中。

但是,地球表面有著厚厚的

大氣層與磁場

,太陽風無法直達地表,所以地球上氦-3的含量極低。

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據統計,目前地球上能夠探測到的氦-3總量僅有

10-15噸

,天然氣礦床中的氦-3僅能夠維持一個500兆瓦發電廠幾個月的用量,含量非常少。

但是,月球就不同了,幾乎沒有大氣的環境下,太陽風能夠直接到達月球表面,氦-3也就隨之沉落。

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經過數億年的積累,

月球上的氦-3含量初步估算有5億噸!

這是什麼概念呢?

據初步統計,氦-3在地球上售價在

180億-200億/噸

,假如使用氦-3作為可控核聚變材料發電,

美國一年只需要消耗25噸,1992年的中國只需要8噸

,這意味著,

100噸氦-3可以供全球人類使用1年

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月球表面的氦-3含量高達5億噸,足夠人類使用多久可想而知。

有人認為,

直接在月球上建立一個核能基地,透過以中繼衛星為中介,將電能傳輸到地球的接收站隨後再進行分配使用,這樣會比將月壤運回地球要高效簡單

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然而,在月球建立一個核電站並保證其能夠正常投入使用,談何容易?六十幾年來,人類對月球的探究到如今也才只是運回一些土壤,建一個核能基地的成本和難度都比後者要更多。

隨著太空技術的發展,太空運輸的成本也會有所降低,毫不誇張地說,

未來開發月壤中的氦-3將會成為解決人類能源危機最有效的途徑之一

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假如人類開發成功,把月壤運回地球,月球會變小變輕嗎?

萬物都是守恆的,地月之間能夠維持如今平衡的關係,和引力有很大關係,而引力的大小與質量和距離有很大的關係。

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從直徑與面積比來說,一個地球大概能夠裝得下49個月球,而月球的重量為

7.349×10²²千克

,月球和地球如今形成了一個引力平衡狀態,如果一方的質量發生改變,那麼這種平衡或許會被打破。

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有人因此認為,

假如月壤都被運回地球了,月球會變小甚至飛走或消失,地球由於缺少了與月球之間的引力平衡,潮汐現象也會隨之消失;而少了月球這顆天然衛星,地球也許會遭受到其它彗星撞擊......

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不過,這種情況理論上不會允許發生的,而且,人類開採利用的月壤對於月球來說,或許只是九牛一毛,構不成動因。

對此,你怎麼看呢?

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