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每吨190亿元!嫦娥五号带回罕见物质,100吨够全球用1年

根据《科学》(Science)杂志刊载的一项新研究[1],来自中国地质科学院、美国圣路易斯华盛顿大学、澳大利亚科廷大学等科研机构和大学的研究人员,联合分析了嫦娥五号带回的月球样本,结果发现它们的年龄不到20亿年,这是目前已知最为年轻的月球物质,比美国阿波罗载人登月带回的月岩年轻了10亿多年。

2020年,我国发射了嫦娥五号前往月球,开展中国航天史上首次月球采样返回任务。嫦娥五号在月球正面上实现了自动采样和封装,最终成功把1.731千克的月壤和月岩带回地球上,此时距离上一次月球采样已经过去了将近半个世纪。

从1969年至1972年,阿波罗载人飞船先后6次登陆月球,宇航员总共收集了381千克的月球样本,并将其带回地球(我国曾获赠其中1克)。分析显示,这些月岩都十分古老,收集自月海的玄武岩可以追溯到31.6亿年前。收集自高地的月岩更是能追溯到44.4亿年前,这要比地球上已知最古老的岩石还要早1.6亿年,已经接近月球和地球的起源时间。

过去,月球表面发生过多次火山喷发,产生了大片玄武岩,由此形成了低洼平原地区――月海,就是我们在地球上用肉眼可以看到的月球黑色部分。大多数月球火山活动发生在30亿到40亿年前,但由于月球内部存在一种加热机制,使得火山活动可能一直延续到20亿年前。

嫦娥五号去了月球上相对较为年轻的区域――风暴洋,这是当时火山喷发形成的凝固熔岩区域。在那里,嫦娥五号采集到的样品有助于填补月球演化历史的关键时间空白。分析表明,嫦娥五号收集到的玄武岩要比此前的样本年轻很多,年龄估计只有19.6亿年。

由此可以推测,大约20亿年前,月球上仍有火山活动,喷发出温度超过1000 ℃的玄武岩岩浆。过去科学家认为,月球地壳深处的放射性元素可能会提高某些地区的温度,从而让月球保持地质活动。

但根据嫦娥五号的样本分析结果,科学家并没有大量检测到相关的放射性元素,这意味着当时肯定有别的东西在使月球升温。有一种观点认为,这可能是潮汐加热的结果。地球和太阳的引力作用在月球上,不断对月球进行拉伸和挤压,由此产生热量,驱动月球内部的地质活动。

有关月球的未解之谜还有很多,比如神秘的月球背面。与朝向地球的月球正面相比,月球背面的地形迥然不同,那里很少有月海,取而代之的是大量的陨石坑。正因为如此,我国的嫦娥四号选择在那里登陆。

预计在2024年,我国将会发射嫦娥六号,前往月球南极或者月球背面的艾特肯盆地,在那里采集样本,然后带回地球。届时,有关月球乃至太阳系的形成之谜将会被进一步揭开。

除了研究月球本身的未解之谜外,科学家还会重点研究一种罕见物质――氦-3。在嫦娥五号的第一批月球样本分发中,核工业北京地质研究院获得了其中50毫克,目的是把其中的氦-3提取出来。

当前,研究人员采用氘和氚作为可控核聚变的燃料。虽然这种可控核聚变反应要比核裂变反应能够更高效地产生能量,并且也更加清洁,但仍然会产生中子辐射问题,由此也会损失不少的能量。

如果把核聚变燃料换成氦-3,不但可以做到完全清洁,而且还能进一步提高核聚变反应产生的能量。据估计,100吨氦-3产生的能量够全人类用一年。虽然氦-3的前景非常好,但地球上的含量非常稀少,这使得它们十分昂贵,每吨价值可达190亿元。

先前的分析表明,月球上有大量的氦-3。因为月球没有磁场和大气层,来自太阳风的氦-3可以直接到达月球表面,并且不断在那里聚集。月球浅层土壤中的氦-3储量多达110万吨,这是吸引人类探测月球的一大原因。

除了月球之外,水星、木星等行星上还有更多的氦-3。如果我们能够率先掌握从月壤中提取氦-3的技术,我们将在未来的太空竞争中取得先机,我们定不会错过这次的“大航天时代”。

参考文献

[1] Xiaochao Che, Alexander Nemchin, Dunyi Liu, et al. Age and composition of young basalts on the Moon, measured from samples returned by Chang’e-5, Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abl7957.

来源;新浪网