01.18 月球塵埃之謎:未來月球開發,月球塵埃將有大作為

千百年來,人們曾經對月球產生過無數美麗的想象。當人們利用宇宙飛船踏上這塊寂寥的土地時,才得以見到月球的真面目。將航天員送到月球上去探險,採集月球上的石塊和塵土……人們驚訝地發現原來月球有著許許多多的難解之謎,就連佈滿月球表面的塵埃也是一道謎題。

荒漠奇景,灰白色的世界

1967年7月20日,美國航天員阿姆斯特朗和奧爾德林代表人類首次登上月球。當他們走下飛船,映入眼簾的是一派陌生而奇異的景色:這裡的天空是黑洞洞的,雖然月球表面灑滿了燦爛的陽光,卻不像在地球上那樣從人的頭頂上照射下來;周圍滿是塵土、岩石和環形山,沒有水,也沒有任何生命。原來,月球是一片荒漠。

月球塵埃之謎:未來月球開發,月球塵埃將有大作為

此後,美國“阿波羅”系列飛船陸續將多名航天員送上月球。根據航天員的描述,他們看見的月球基本上都是灰色的,只有部分岩石呈現了不一樣的顏色——白色或黑色。月球的表面覆蓋著厚厚的粉末狀的塵土。他們所到過月球的部位,塵土最起碼有3米深,因為駕駛著月球車,所以他們只陷下去幾釐米。他們說:“你走到哪裡,哪裡就會留下你的印記。我們的月球車上裝有一個導航系統,不過就算導航系統壞了,我們只要掉轉頭跟著原來的痕跡就可以回去,因此你根本就不會迷路……在月球上,任何時候抬頭,你看到的都是烏黑的天空,天空中佈滿了星星。在我們登陸的地方,我能看到地球就在我們的頭頂。”

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迷霧重重

月塵摸起來很柔軟,像雪一樣,聞起來卻有一股像火藥的氣味。航天員們在月球上發現了一些與月塵有關的重要現象:這些細小的粉狀顆粒無孔不入,它們鑽進物品器具裡,塞住螺栓孔,弄髒了工具,沾染在防護罩外層,磨蝕了手套。

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在月球表面時,月塵成為航天員們工作的一個最大的麻煩。他們必須經常停下手邊的工作,用大刷子清理照相器材和設備。剛登上月球時,航天員穿的航天服都是白色的,要不了多久,月塵就能把它們變成灰色,航天員們沒有辦法把它們拍掉。每次艙外活動結束後,月塵都會粘滿航天員的靴子、手套和其他暴露在外面的部位,而且這些細小的顆粒還可能穿透航天服接縫處的封條,進入航天服內部。

返回登月艙前,無論航天員們如何用刷子清潔,都會不可避免地把一些塵埃帶進艙內。一旦他們脫掉頭盔和手套,艙內就會瀰漫著月塵的氣味。一些科學家指出,在月球表面工作的環境會使宇航員出現“月球花粉症”。

“阿波羅”系列飛船的航天員們先後從月球上帶回4種塵土,在科學家檢驗過程中,它們給人們製造了一個又一個謎團。科學家把月塵撒在細菌上做試驗:第一種、第二種、第三種塵土撒到細菌上,細菌一點變化也沒有;第四種塵土撒到細菌上之後,細菌一下子都死了。第四種塵土是美國“阿波羅”12號飛船從月球表土的下層取回來的。它怎麼會擁有如此特殊的殺菌力?

再來看看用植物作試驗對象的結果。把玉米種在月塵裡,它的生長與在地球土壤裡沒有明顯的不同。可是,水藻碰到月塵就會長得特別鮮嫩、青翠。

月塵真面目

月塵是一種奇妙的塵埃。它的每顆塵粒都被一層厚度僅有數百毫微米的玻璃鍍膜包裹著,直徑大概是人們頭髮直徑的1/100。研究人員用顯微鏡檢視了這層玻璃鍍膜,發現有數百萬個微小的鐵斑懸浮在玻璃膜上,宛如天空中的繁星一般。

科學家介紹,月塵的玻璃鍍膜是流星體撞擊月球而產生的二氧化硅層。微小的流星體撞擊月球表面,產生高達2000攝氏度的表面溫度,使月球土壤中的分子汽化,蒸氣的成分中就含有氧化亞鐵和二氧化硅等;如果溫度足夠高,分子又可以進一步分裂成硅原子、鐵原子和氧原子等。當蒸氣冷卻後,這些原子再結合並且凝聚成月塵顆粒。月塵中富含鈣和礦物質,如橄欖石和輝石等。

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為什麼月塵聞起來會有一股火藥味?現代無煙火藥是硝化纖維和硝化甘油的混合物,月球土地中並未發現這些可燃分子。

科學家認為,從月塵上蒸發出來的氣體也許來自太陽風,因為月球暴露在從太陽吹來的熱風中,這些熱風充滿了氫、氦和其他離子。離子撞擊月球表面進而形成了月塵。粘在航天服上的這些月塵中的離子極容易被刷子衝散,當它們與登月艙中的溼氣相遇時,就會產生我們所說的氣味。

還有一種可能性就是月塵遇到氧氣,與之發生反應引起燃燒,這種火藥般的氣味就是月塵被氧化時所發出的。當然,返回地球后,月塵就沒有氣味了。在休斯頓一家實驗室裡,科學家們聞不到來自月塵的任何氣味。因為早在航天員把樣本帶回地球的途中,所有的化學反應就已經結束了。

月塵的妙用

瞭解了月塵之後,科學家開始思考它能給人類生活帶來怎樣的驚喜。利用月塵來獲取太陽能,這聽起來有點像天方夜譚。不過,近來美國的一些太陽能研究專家已準備將這種設想運用到空間探索、通訊和汽車製造行業中去。

利用月塵獲取太陽能的原理其實非常簡單——利用月塵製造一種太陽能電池,並將無數個這樣的電池組裝到一起變成一個發電裝置,從而將太陽光轉換成電能。

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經過對月球表面物質的分析以及對模擬月塵進行多次試驗後,科學家發現這種太陽能電池的製造原料就蘊藏在月球的風化層裡。他們設想:用一臺遙控裝置在月球表面來回移動,將風化層熔化成一層玻璃薄膜,然後在玻璃薄膜上再塗上一層太陽能電池薄膜,這樣就得到了一個月球太陽能電池。將這樣的電池排列成一個太陽能發電裝置,就可以為月球基地或其周圍的衛星提供電能。這樣的發明還可以運用到汽車發動機上。

運用這項技術後,汽車仍然需要使用汽油,但它的能量來自熱光電材料轉換來的電能。與傳統的發動機相比,汽油在塗有新型材料的發動機裡能燃燒得更加充分、徹底,從而能大大減少有害氣體的排放量。

科學家們開始著手研究如何利月球塵埃來建造人類在月球上的第一個長期定居點。歐洲航天局(ESA)一直在研究探索“月球磚石建築”,其構想主要是使用加工過的月球塵埃來3D打印建築砌塊和石牆。為了測試這一設想,ESA從德國科隆的一處前火山區域蒐集了灰塵和岩石材料,並將其加工成一塊1.5噸重的巨大建築砌塊。假如把類似的這樣一塊建築材料運送到月球上去,其耗資將超過1000萬美元。但是,如果只是把工具帶到月球上去,把那裡的塵埃變成磚塊,就可以節省建造基地所需要耗費的鉅額資金。

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此外,用月球塵埃做材料還有更多的好處。構成月球表面的大部分的硅酸鹽礦物中充滿了氧,或許人類還可以將其蒐集利用。“有關月球塵埃最棒的一點是,其40%是由氧構成的。”Crowley說。這些設想已經存在了一段時間了,月球上有充足的塵埃,不僅容易獲取和利用,而且也沒有什麼大的風險。這麼看來,人類在月球上也有可能使用類似的方法為自己建造居住地——月球基地。

隨著“嫦娥四號”月球探測深入,相信當更多的與月塵有關的謎題揭曉答案之後,月塵能為人類生活帶來更多便利。


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