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实验表明月球液体的来源以及殖民者的可能资源
发布时间：2022-07-30 20:54:01来源：
实验室研究人员已经找到了一种从月球尘埃中释放水的方法，这种结果可能有一天会被用来为未来的月球基地供水。科学家们早就知道月球大部分都是干燥的，但是最近的太空任务已经在它过于脆弱的外层发现了水汽的痕迹-这层气体很薄，以至于它不能称之为大气层。
他们还在南极附近深坑的底部发现了永久遮蔽的“冷陷阱”中的冰。
这些水来自何处的理论很多，从月球内部深处的蒸汽泄漏到陨石或彗星传递到其表面的冰。
其中一个主要理论是水可能是由太阳风产生的，太阳风是由从太阳流出的高能粒子组成的。
在这些粒子中有质子，它们只是氢原子被剥离的电子。换句话说，它们是形成H2O所需的一半。
另一半是氧气，在月球岩石的矿物质中很多。这意味着当高能质子撞击月球岩石时，它们可能与它们中的氧原子发生反应形成水，后来水被释放到外层。
为了确定这是否真的有效，由美国马诺阿夏威夷大学的物理化学家RalfKaiser领导的团队进行了两次实验室实验。
首先，他们将粉状橄榄石晶体-一种已知在月球上常见的矿物-置于真空室中，并将其冷却至10开氏度(零下263摄氏度)，这是晶体中形成的任何水将积聚到的温度。以后可以测量的水平。
因为质子不能很深地穿透岩石，所以使用粉状橄榄石以使该过程更有效。
然后，科学家们用足够的辐射将他们模拟的月球尘埃沐浴，以模仿300年的太阳风。
之后，他们将岩石加热到300开氏度(27摄氏度)，并观察他们是否排水。他们没有。
凯撒说，其他研究人员尝试过同样的事情，其中一些研究人员发现了水的排放，有些则没有。
他解释说，最有可能的是，那些确实发现水排放的人只是从地球大气层中找到水，而不是从真空室中完全清除水。那些水然后沉积在冷的尘埃颗粒上，就像秋天的草地上的露水一样。
“这就是冰箱里发生的事情，”凯撒说。“如果你有一个寒冷的表面，各种垃圾正在积累[它]。”
为了解决这个问题，他的团队开始使用能够保持超薄真空的真空室。然后，由于没有真空室是完美的，他们用氘离子而不是氢来照射模拟的月球尘埃。
氘是重氢的一种形式，其核由质子和中子组成，而不仅仅是质子。
在化学上，它与氢相同，但在地球上它只有0.01%的丰富。这意味着被照射的岩石发出的任何氘化水都必须由氘轰击形成，而不是实验室污染物。
然而，在这个实验中没有释放水的事实并不意味着它不在那里。它可能与矿物颗粒紧密结合，在中等温度下释放。
例如，凯撒说，模拟的太阳风颗粒不仅可能与橄榄石中的氧气反应，而且还与硅反应形成一种称为硅醇的物质，硅烷醇具有化学符号Si-OH(尽管在这种情况下，它应该是标记为Si-OD，其中'D'是氘)。
但太阳能加热并不是唯一可能从这种化学复合物中释放水的能源。
凯撒说，除了被正午的太阳温暖之外，月球岩石不断受到微陨石的轰击，其冲击可以使局部温度快速升高到1400开氏度(或大约1100摄氏度)。
Kaiser的团队不能简单地将灰尘加热到甚至远远高的温度。“我们不能高于320度开尔文，否则我们将破坏我们的机器，”他说。
相反，他们用激光的微爆发来破坏被照射的尘埃，激光被设计成模拟由微陨石撞击产生的短暂热量。而这一次，他们得到了水。
凯撒说，究竟有多少水可以用这种方式形成仍然不清楚，但是，“在我们的条件下，我们知道几百%的质子可以被转化”。
由于两个原因，这是一个重要的发现。
首先，它是一个实验室示范(Kaiser称之为概念验证)的理论，即月球的水确实至少部分来自太阳风中的质子。
但这也意味着被困在月球尘埃中的水可能成为未来宇航员的宝贵资源。
“如果能够进行月球殖民化，人类就需要饮用水，”凯撒说。他补充说，不仅如此，水也可以变成氢气和氧气，然后燃烧成急需的燃料。
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