一吨月壤如何生产50人一天饮水量？封面新闻专访中科院研究团队

嫦娥五号月壤研究又有新发现——中国科学院宁波材料所和中国科学院物理所等单位组成的科研团队发现了一种全新的利用月壤大量生产水的 *** ，1吨月壤将可以产生满足50人一天所需的饮水量。

由嫦娥五号带回的部分月壤样品。图据中国科学院

月壤造水堪称月球探测研究新大陆，为未来月球开发利用提供了新思路。研究团队的新 *** 有何优势？何时能真正实现在月球造水？封面新闻专访中国科学院宁波材料所研究团队。

专访嘉宾：

中国科学院宁波材料所研究员 霍军涛

中国科学院宁波材料所研究员 王军强

水是建设月球科研站及未来开展月球星际旅行，保障人类生存的关键资源。此前远程遥感光谱观测，以及对国内外探月项目带回的月壤分析，都发现月壤中存在少量水。

突破源自中国科学院领衔的科研团队对嫦娥五号带回的月壤矿物长达三年多的持续深入分析。科研人员发现，由于太阳风亿万年的辐照，月壤矿物储存了大量氢。在加热至高温后，矿物中的氢可以与铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量水。

通过加热月壤收集月球水的原位开采与利用策略示意图。图据中国科学院

这种变革性的、在月球原位开采大量水的 *** ，为未来月球科研站的建设提供重要的设计依据，也有望在后续的探月任务中完成进一步验证。

1吨月壤可产生100多瓶500毫升瓶装水？

月球上是否存在水对于月球演化和资源开发至关重要，并引发学术界长达半个多世纪的研究探索。

美国阿波罗、苏联月球号和我国嫦娥五号探月任务前期研究结果表明在月球南极和北极，以及常年阴影区可能存在自然态的冰。

“月壤玻璃、斜长石、橄榄石等多种月壤矿物中含有少量水，但这些矿物中的含水量极其稀少。”中国科学院宁波材料所研究团队向记者表示，这些矿物中的含水量仅在0.0001%-0.02%之间，难以在月球原位提取利用。探测新的月球水资源及其开采策略，是未来探月工程的重点内容，也是极具挑战的任务。

月壤加热过程中水和单质铁的形成过程以及各种主要矿物的含水量对比。图据中国科学院

突破源自对嫦娥五号带回的月壤矿物长达三年多的持续深入分析。科研人员发现，月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照储存了大量氢。在加热至高温后，矿物中的氢可以与铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量水。

研究团队确认1克月壤大约可以产生51-76毫克水。以此计算，1吨月壤将可以产生100多瓶500毫升的瓶装水，基本可以满足50人一天的饮水量。

月壤钛铁矿为何能储存大量氢？

研究团队进一步研究了不同月球矿物中氢含量的区别。在五种月壤主要矿物（钛铁矿、斜长石、橄榄石、辉石、月壤玻璃）中，钛铁矿含氢量更高。

电子显微镜下的原位加热实验也证明，月壤钛铁矿加热后将同步生成大量单质铁和水蒸气气泡，这进一步证明月壤矿物中固溶的氢是产生水的关键。

月壤钛铁矿为什么能够储存如此大量的氢？科研人员详细研究了月壤钛铁矿的原子结构。

霍军涛表示，相比地球上的同种矿物，月壤钛铁矿存在明显的晶格膨胀。由于其独特的晶体结构，在晶格（4̅11）方向存在亚纳米孔道，这种纳米孔道可以吸附并储存大量来自太阳风氢原子。“每个钛铁矿分子可以吸附4个H原子，是名副其实的月球‘蓄水池’。”

“嫦娥五号采集的月壤样品属于最年轻的玄武岩。”中国科学院宁波材料所研究团队表示，嫦娥五号带回的迄今为止纬度更高的月球样品，为月球水的研究提供了新的机遇。

何时能实现在月球上生产水？

这种月壤造水的新 *** 有何优势？研究团队表示，利用月壤原位制备水的 *** 所用的能源并不需要从地球上运过去，靠太阳能即可满足要求。“整个过程既简便可行，又清洁环保。”

“月壤的各种矿物都是氧化物，如果想获得水，接下来就要尽可能多得到氢。”王军强认为，对月壤矿物材料的进一步分析研究是未来通过月壤获取更多水的一大方向。

既然已经掌握了利用月壤原位制备水的 *** ，什么时候才能真正实现在月球上生产水？

“可能最快在嫦娥八号任务发射时。”王军强表示，届时有可能发射一个验证性的科研装置，到月球上去做一些实验。

在王军强看来，这种变革性的、在月球原位开采大量水的 *** ，为未来月球科研站的建设提供重要的设计依据，也有望在后续的探月任务中完成进一步验证。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所非晶合金磁电功能特性研究团队。图据受访者

封面新闻记者 赵雨笙