月球高懸于地球夜空中,自古以來就承載了神話賦予的傳說。
人類從沒有停止對它的探索,科技不斷進步的情況下,對于月球的探索也取得了突破性的進展。
20世紀60年代,美國和蘇聯開起了激烈的太空競賽。
1969年,美國的“阿波羅號”登上了月球,宇航員阿姆斯特朗一只腳踏在月球上,象征著人類探索月球的第一步。
此后的幾十年,各個國家雖始終堅持月球計劃,但進展十分緩慢。
直到中國“嫦娥”的成功登月,“嫦娥五號”和“嫦娥”六號分別從月球正面和背面帶回1731克、1935.3克月壤,
這讓人不禁好奇,月球上的土壤有什么作用,研究價值如何?對中國而言有什么意義?
月壤的起源
眾所周知,月球是地球的衛星,能夠使地球免受宇宙小天體的威脅。
正因如此,月球表面因為受到隕石撞擊而變得凹凸不平,形成了環形坑地貌。
經過月球實驗室對采樣進行研究,結合軌道探測器、遙感數據,推測當今月球表面月壤的厚度約為4-5米。
能夠達到這樣的厚度,分析其原因,形成了兩種假說——松散粘性土假說、大塊礦物構成假說。
松散粘性土假說主張在真空條件下,月球表面的上層月壤受到重力和隕石撞擊的影響,結構較為松散,越往深處則越緊實。
大塊礦物構成說則認為月球表面經受隕石撞擊,形成了大量的碎屑物質層。物質層在坑唇附近的厚度能夠達到10-100米,撞擊坑之間的厚度則為1米左右。
那么月壤是怎么形成的呢?
月球表面沒有濃密的大氣層,也沒有流水和風,保護性、侵蝕性均較弱。
因此月表的物質完全暴露在太陽輻射面前,和月球晝夜超高溫差等因素的影響,加速了月表巖石的碎化。
經過幾萬年的演化,月殼地質活動頻繁,使月表形成了厚厚的塵埃,即月壤。
地球的土壤富含水分和微生物,因此較為濕潤。
月壤和地球的土壤不同,月壤較為干燥,呈現粉末狀。
根據阿波羅帶回的月壤及月巖分析結果,其主要成分是硅、鎂、鋁、鈣、鐵等14種元素的氧化物。
地球土壤的密度平均值為每立方厘米2.6-2.7克,而月壤的密度約為每立方厘米1.5克。
月壤礦物中存在一定碎屑,主要為玄武巖、斜長巖、橄欖巖、蘇長巖、熔融巖等,成分十分復雜。
月壤的研究價值
地球上的土壤在光合作用和合適的溫度下,能夠支持植物的生長。
而月壤雖然質地也很細,也含有黏土等成分。
但地球土壤具有吸收水分的能力,并為植物供水,起到調節地球大氣的作用。
月壤則只能吸收水,沒辦法將水轉化供給植物,因此在探究月壤的初期,無法確定是否能在月球上種植。
為了實驗,嫦娥探測器發射了載荷,帶著馬鈴薯、擬南芥、油菜、棉花、果蠅和酵母6種生物,同時還有水倉室提供水源,溫控器調節溫度,光導管模擬陽光。
這6種生物在其中形成了一個微型生態系統,由植物產生氧氣,果蠅、酵母進行分解,再通過溫度濕度等調節作用,保證生物能夠在極端環境下生存。
9天后,再次進行觀察,結果令人十分欣喜。
種子成功發芽。
這就意味著,在月球上,只要能夠調控溫濕度,保證生物供給,仍舊存在建立人類棲息地的可能。
然而同樣也存在一些問題,要知道月球的自傳周期是29.5個地球日,差不多是地球的一個月。
這種時間差異的原因主要是因為月球在繞地球運動的同時,也會被地球的引力吸引,從而形成自轉。
因此月球繞行地球一周后,并不是完全回到原位,而是有一定程度上的方向轉移。
在月球上,一個月球日約為708小時,其中有354個小時是黑暗的。
在月球上的一天其實比地球上的一天要長,大約是24小時39分鐘。
而月球的九天,對于地球來說,則已經過去了大半年。
因此雖然月球能保證生物的生長,但周期特別長,那么這個月壤究竟為什么研究價值這么高呢?
如果只分析月球的礦物資源,僅有100余種,相較于地球的5000余種而言顯得微不足道。
但這100余種也并不能小瞧,這是月球最精華的部分了。
主要是其中包含的氦-3物質。
月球上是真空的環境,且月球的外大氣層十分稀薄,密度只是地球海平面大氣密度的百兆分之一。
在這樣的前提下,月球表面暴露在太陽風之中,因此月壤充分保存了大量的太陽風。
而太陽風之中存在氫和氦兩種成分,其中氦-3作為氦的同位素,是一種清潔、安全和高效的核聚變發電燃料。
氦-3的存在,對未來能源市場的變革具有重要意義。
盡管地球存在一些氦-3,但含量十分低,月壤之中氦-3的含量是地球的幾百萬倍。
現如今想要從月壤中提取足量的氦-3,以及將提取技術做到量產,仍舊是一個比較艱難的事情。
但科學家仍舊將目光放在了月壤之上,因為只有氦-3能源才能夠在進行核試驗的時候不產生任何放射性物質。
總結
探索月球的步伐不斷前行,曾經的探月,到現如今的深入研究月壤,科技不斷發展,人類的夢想也在一點一點實現。
人類對月球的探索僅僅只是一個開始,所發現的月壤或許也只發現了其最基礎的作用。
月球上甚至還可能存在更為珍貴的資源,等待人類前去發現。
或許在未來的一天,新一代的科學家能夠探索月球上更多的可能性,并完成地月之間的通道,讓人類探索月球的難度降低。
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