月球|月球表面有足够的氧气让数十亿人存活 10 万年月球

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随着太空探索的进步，我们最近看到大量时间和金钱投入到可以有效利用太空资源的技术上。在这些努力的最前沿，一直专注于寻找在月球上生产氧气的最佳方式。
10 月，澳大利亚航天局和美国国家航空航天局签署了一项协议，根据阿尔忒弥斯计划将澳大利亚制造的月球车送上月球，目的是收集月球岩石，最终可以为在月球上执行探索任务的宇航员提供可呼吸的氧气。
尽管月球确实有大气层，但它非常稀薄，主要由氢、氖和氩组成。它不是那种可以维持依赖氧气的哺乳动物（例如人类）的气体混合物。
也就是说，月球上实际上有充足的氧气。它只是不是气体形式。相反，它被困在风化层中——覆盖月球表面的岩石和细尘层。
如果我们可以从风化层中提取氧气，是否足以支持人类在月球上生活？
月球上氧气存在的方式
氧气可以在我们周围地下的许多矿物质中找到。月球主要由您在地球上找到的相同岩石制成（尽管来自流星的物质略多）。
二氧化硅、铝、氧化铁和氧化镁等矿物在月球景观中占主导地位。所有这些矿物质都含有氧气，但不是我们的肺可以进入的形式。
在月球上，这些矿物以几种不同的形式存在，包括坚硬的岩石、灰尘、砾石和覆盖在月球表面的石头。这种物质是无数千年以来陨石撞击月球表面的撞击产生的。
有些人称月球表层月球为“土壤” ，但作为土壤科学家，我对使用这个词犹豫不决。正如我们所知，土壤是一种非常神奇的东西，只发生在地球上。它是由大量生物在土壤的母质——风化土，源自硬岩——上工作数百万年来创造的。
结果是原始岩石中不存在的矿物质矩阵。地球的土壤充满了显着的物理、化学和生物特性。与此同时，月球表面的物质基本上是原始的、未受影响的风化层。
一种物质进去，两种物质出来
月球的风化层由大约 45% 的氧气组成。但氧气与上述矿物质紧密结合。为了打破那些牢固的纽带，我们需要投入能量。
如果您了解电解，您可能对此很熟悉。在地球上，此过程通常用于制造，例如生产铝。电流通过电极通过液态氧化铝（通常称为氧化铝），以将铝与氧分离。
在这种情况下，氧气作为副产品产生。在月球上，氧气将是主要产品，而提取的铝（或其他金属）将是潜在有用的副产品。
这是一个非常简单的过程，但有一个问题：它非常耗能。为了可持续，它需要得到太阳能或月球上可用的其他能源的支持。
从风化层中提取氧气也需要大量的工业设备。我们需要首先通过加热，或与溶剂或电解质结合加热，将固体金属氧化物转化为液体形式。
我们拥有在地球上完成这项工作的技术，但是将这个设备移到月球上——并产生足够的能量来运行它——将是一个巨大的挑战。
今年早些时候，总部位于比利时的初创公司 Space Applications Services 宣布正在建造三个实验反应堆，以改进电解制氧过程。他们希望到 2025 年将这项技术送上月球，作为欧洲航天局原位资源利用 (ISRU) 任务的一部分。
月球能提供多少氧气？
也就是说，当我们设法将其电解出来时，月球实际上可以输送多少氧气？嗯，事实证明很多。
如果我们忽略在月球更深的硬岩材料中存在的氧气——而只考虑表面容易接近的风化层——我们可以得出一些估计值。
每立方米月球风化层平均含有 1.4 吨矿物质，包括约 630 公斤氧气。美国宇航局表示，人类每天需要呼吸约 800 克氧气才能生存。所以 630 公斤的氧气可以让一个人存活大约两年（或刚过）。
现在让我们假设月球风化层的平均深度约为 10 米，我们可以从中提取所有氧气。这意味着月球表面的顶部 10 米将提供足够的氧气来支持地球上所有 80 亿人大约 100000 年的时间。