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第15章 月球上丰富的矿产资源

丰富的矿藏

月球上有丰富的矿藏,月球上稀有金属的储藏量比地球还多。在月球上广泛分布的岩石中,蕴藏有丰富的钛、铁、铀、钍、稀土、镁、磷、硅、钠、钾、镍、铬、锰等矿产,仅月海玄武岩中含有可开采利用的钛铁矿含量就可达10%—20%。月球上的岩石主要有三种类型,第一种是富含铁、钛的月海玄武岩;第二种是斜长岩,富含钾、稀土和磷等,主要分布在月球高地;第三种主要是由0.1—1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。月球岩石中含有地球中全部元素中60种左右的矿物,其中6种矿物是地球没有的。

根据“阿波罗”等飞船及系列月球探测器从月球上带回的样品分析,月球上钛铁矿、稀土元素丰富,磷、钾、钍、铀等元素的储量也很丰富。此外,月球上还蕴藏有丰富的铬、镍、镁、硅等金属矿产资源。随着人类航天科学技术的发展和进步,当月球与地球之间的“来往”成本降低到我们可以接受时,对月球上丰富的矿产资源这些矿产资源的开发利用将成为必然。

月球的矿产资源极为丰富,地球上最常见的17种元素,在月球上比比皆是。以铁为例,仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁,而整个月球表面平均有10米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富,而且便于开采和”炼。据悉,月球上的铁主要是氧化铁,只要把氧和铁分开就行,此外,科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。在月球表层,铝的含量也十分丰富。所以,利用月球进行资源加工可以获取海量月球资源,从而为人类资源的可持续发展开拓新的生长点。

月球的土壤中富含由太阳风粒子积累形成的气体,这些气体尤其是3氦,是可控制核聚变发电的高效燃料,但它在地球上极为稀少。3氦是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,利用氘和3氦进行的氦聚变可作为核电站的能源,这种聚变不产生中子。安全无污染,是容易控制的核聚变,不仅可用于地面核电站,而且特别适合宇宙航行。

月海的玄武岩

月海在月球表面主要的有22个,在这些月海中存在着大量的月海玄武岩,其体积约10立方千米,玄武岩中蕴藏着丰富的钛、铁等资源。特别是月海玄武岩中丰富的钛铁矿是未来月球可供人类开发利用的最重要的矿产资源之一。

克里普岩

克里普岩是月球的另一种岩石,因其富含钾(K)、稀土元素和磷(P)而得名。此外克里普岩还富含铀、钍等放射性元素。根据最近美国“克莱门汀号”和“月球勘探者号”月球探测器的探测资料分析,在月球正面风暴洋区域可能就是克里普岩的分布区域,进而对克里普岩出露于月面或近月面进行了成因机制的分析,并估算出其厚度估计有10—20千米。据一些专家通过模式计算,克里普岩中稀土元素、钍、铀的资源量分别约为6.7亿吨、8.4亿吨和3.6亿吨。

对克里普岩的分布区域目前还有争论,但克里普岩所蕴藏的丰富的稀土元素以及钍、铀是未来人类开发利用月球资源的重要矿产资源。此外,月球上岩石中还蕴藏着丰富的、极具开发潜力的铝、钙、硅等资源。

月球的研发前景

月球不仅为人类提供照明,同时还具有重大的科研价值。归纳起来主要有以下几方面:

(1)月球新能源开发利用前景广阔。由于没有大气,太阳辐射可以长驱直入,太阳每年到达月球的能量约12万亿千瓦,在月球上建太阳能发电厂,不仅可以解决月球基地能源供应问题。还可用微波将能量传输到地球,为地球提供新的能源。此外,可控核聚变燃料———3氦,地球上仅有15—20吨,月球上据推算有100万—500万吨。月球上的3氦如果能都运到地球上来,发的电可供地球能源需求达万年。

(2)月球表面为超高真空,且无磁场,重力也仅相当于地球的1/6,从月球上发射航天器比从地球上发射可节省大量推进剂。这一特殊的空间环境,使得在月球表面建立天文观测站和研究基地,不仅观测精度高、造价低,运行与维护费用也低。

(3)氧占月球土壤含量的40%,这对发展以月球为基地的航天技术意义重大:如由于火箭发动机每燃烧1千克氢就要消耗6千克氧,如果载人航天器飞经月球以外行星,能在月球上补给氧,那么在地面起飞时,月球以远飞行所需推进剂就可少带6/7,这一设想如能实现,至少能具有像19世纪为火车头补给木柴、为蒸气轮船补给水那种作用。

(4)月球上没有大气、没有磁场、地质构造稳定、弱重力、高洁净的特殊自然条件和自然环境,是进行许多基础科学研究以及制备一些昂贵生物制品与特殊材料的理想场所。

月球上的天然金属

半个多世纪以来,月球探测一直是各国激烈竞争的科研领域。俄罗斯科学家发现:月球土壤样品中含三种天然金属颗粒。俄罗斯科学院矿床地质学、岩石学、矿物学和地球化学研究所的科研人员日前在月球土壤样品中惊异地发现,月球土壤中含有三种天然金属元素:铈、铼、锌。

据悉,科研人员研究的月球土壤样品是1976年苏联月球自动探测器“月球24号”从月球表面取回的,总量有324克。

研究人员借助扫描电子显微镜,采用新的方法对样品进行了仔细研究。被研究的样品呈颗粒状,大小约74微米,是细碎的岩石。研究者惊异地发现,样品含有天然金属铈,颗粒大小2.5微米左右,亮度很高。除铈金属外,研究人员还在月球土壤中找到两种大小约为5微米和9微米且相对比较亮的金属铼颗粒,并发现了微米级的天然锌颗粒。

目前,科研人员尚未发现其他的稀土元素,也没有发现氧原子,科研人员认为,铈可能是在陨石撞击月球表面时形成的。在地球上,科学家还从来没有发现过天然金属铈,金属铈一般是通过人工合成获得的。金属铼这种元素同天然金属铈量一样在地球上也很罕见,以前在钨矿中见到过很小的天然铼金属颗粒,后来在陨石Allende中也曾发现过。

研究人员认为,铼也是由撞击月球的陨石带进月球的。科研人员还指出,在地球上天然锌一般会含在铂金或金砂矿中,月球表层土壤中的锌可能是在月球火山发生爆发时形成的,月球里面含有锌,火山爆发时被岩浆带到了月球表层。

现在,科研人员肯定了这项发现的真实性,并否定了月球土壤样品被外来物污染的可能性。因为在过去30多年的时间里科研人员采取非常安全可靠的保管措施,样品不可能被污染。

这一发现对月球形成在太阳系之外的假设提供了有力证据。该科研项目得到了俄罗斯基础研究基金的资助。

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