氧物质的量(月球表层物质的氧含量足够80亿人呼吸)

Posted 2023-05-30

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氧物质的量(月球表层物质的氧含量足够80亿人呼吸)

随着太空探索不断发展，近年来针对空间资源有效利用的投资逐渐加大。其中，寻找在月球上制造氧气的最佳方法成了人们的一大关注点。

今年十月，澳大利亚航空局与NASA签订了一项协议，计划在NASA的“阿尔忒弥斯计划”中，将一台澳大利亚制造的月球车送上月球，收集可在月球上制造氧气的月岩。

月球虽有大气层，但极其稀薄，主要由氢气、氖气和氩气构成，无法维持人类等依赖氧气的哺乳动物生存。

话虽如此，月球上的氧含量其实很高，只是并非以气态形式存在而已。这些氧被禁锢在月壤中（即月球表面的岩石和尘埃层）。如果能将这些氧从月壤中提取出来，是不是就能在月球上为人类的生存提供支持了呢？

氧气存在的范围

地球上许多矿物质都含氧。而且月球上的岩石与地球上几乎完全相同，只不过来自陨石的物质也许稍多一些。

月球表面的矿物质主要包括硅、铝、铁和锰的氧化物。这些矿物质全都含氧，但无法被我们的肺吸收利用。

在月球上，这些矿物质以岩石、尘埃、砂砾和石块等形式存在。有些人将月球的表层物质称作“月壤”，但这个词其实并不准确。因为地球上的土壤是一种十分神奇的物质，是多种微生物数亿年来辛勤工作的产物。虽然地球的土壤与月壤有着相同的起源，但由于这一点区别，如今地球的土壤中拥有许多原本并不存在的矿物质，而月壤则与最初的成分相差无几。

投一产二

月壤中的氧成分约为45%，但这些氧与上面提到的矿物质紧密结合在一起，若想将其分开，我们必须提供能量才行。

如果你知道电解是怎么一回事的话，对这一过程应该并不陌生。电解在地球上常用于制造业中，比如铝的生产。借助电极让电流从液态氧化铝中通过，便可将铝与氧分开。这里氧气是副产品。但在月球上，氧气才是主要产品，铝（或其它金属）则成为了副产品。

这个生产过程虽然简单直接，但存在一大缺陷——能耗很高。要想让反应持续进行下去，需要由太阳能、或月球上可以获取的其它能源支持。

不仅如此，从月壤中提取氧气还要用到大量工业设备。我们首先要将固态的金属氧化物转化为液态，要么是通过加热，要么是通过加热+溶剂/电解液来实现。在地球上做到这一点并不难，但要将这些设备转移到月球上，还要产生足够的能量维持设备运行，就是一项无比艰巨的挑战了。

今年年初，比利时初创公司Space Applications Services宣布自己正在打造三台用于改进电解制氧技术的实验性反应器。他们希望在2025年前将这套技术送上月球，成为欧空局ISRU（原地资源利用）项目的一部分。

月球可以提供多少氧气？

话已至此，如果我们真的能设法将氧气提取出来，那么月球能为我们提供多少氧气呢？其实还挺多的。

如果不考虑那些与月球深处岩石结合的氧，只考虑月球表面容易获取的月壤，我们可以推算出一些数字。平均每立方月壤中含有1.4吨矿物质，其中包括约630千克的氧。NASA指出，人类每天需要吸入800克氧气才能存活。因此630千克足够一个人吸上至少两年。

假设月壤的平均深度为10米，并且其中所有的氧都能被提取出来，这些氧气将足够地球上的80亿人使用10万年左右。当然，具体情况还要取决于我们提取和使用这些氧气的效率，但无论如何，这都是一个惊人的数字。

不过话说回来，我们在地球上过得还是很舒服的。我们应当尽一切可能保护这颗蓝色星球，特别是地球上的土壤，因为所有地球生命都离不开它们的庇护。