随着太空探索的进步,我们最近看到大量时间和资金投入到可能实现有效太空资源利用的技术中。在这些努力的最前沿,是对在月球上生产氧气最佳方法的激光般专注。澳大利亚航天局和NASA在10月签署了一项协议,计划在Artemis项目下向月球发送一辆澳大利亚制造的漫游车,目标是收集最终能在月球上提供可呼吸氧气的月球岩石。
虽然月球确实有大气层,但它非常稀薄,主要由氢、氖和氩组成。这不是那种能维持依赖氧气的哺乳动物如人类的气体混合物。尽管如此,月球上实际上有大量的氧气。只是它不是以气态形式存在。相反,它被困在覆盖月球表面的岩石和细尘层——风化层中。如果我们能从风化层中提取氧气,它是否足以支持月球上的人类生命?
氧气可以存在于我们周围的许多矿物质中。月球主要由你在地球上能找到的岩石组成(尽管有稍微更多的来自陨石的物质)。像硅石、铝、铁和镁氧化物这样的矿物质主导了月球的景观。所有这些矿物质都含有氧气,但不是我们肺部可以访问的形式。在月球上,这些矿物质以几种不同的形式存在,包括覆盖表面的硬岩、灰尘、碎石和石头。这种材料是由于无数年来陨石撞击月球表面而形成的。
月球的风化层由大约45%的氧气组成。但这些氧气紧紧地束缚在上述矿物质中。为了打破这些强大的化学键,我们需要投入能量。你可能熟悉这个过程,如果你知道电解。在地球上,这个过程通常用于制造,例如生产铝。通过电极将电流通过液态的氧化铝(通常称为氧化铝),将铝与氧气分离。在这种情况下,氧气是副产品。在月球上,氧气将是主要产品,提取的铝(或其他金属)将是一个潜在有用的副产品。
尽管如此,当我们设法实现这一目标时,月球实际上可能提供多少氧气?事实证明,相当多。如果我们忽略月球深处硬岩材料中束缚的氧气——只考虑表面容易接触到的风化层——我们可以得出一些估计。每立方米的月球风化层平均包含1.4吨的矿物质,包括约630公斤的氧气。NASA表示,人类每天需要呼吸约800克的氧气才能生存。所以630公斤的氧气可以让一个人存活大约两年(或略多)。
现在让我们假设月球的平均风化层深度约为十米,并且我们可以从中提取所有的氧气。这意味着月球表面十米深的风化层将提供足够的氧气,以支持地球上的所有八亿人大约10万年。这还将取决于我们如何有效地提取和使用氧气。无论如何,这个数字非常惊人!
话虽如此,我们在地球上确实过得很好。我们应该尽一切可能保护蓝色星球——特别是它的土壤——它继续支持所有陆地生命,甚至在我们不尝试的情况下。