月球|移民月球没氧气咋办？科学家：制氧要用的材料月球早给我们备好了月壤|移民|科学家

文章图片

文章图片

文章图片
移民月球，很多人的梦想。但在“移民”之前，必须解决的一个问题是：上了月球，氧气从哪儿来？
移民月球可不像之前的登月任务，只待在飞船舱内或短暂出舱，这不能算是完全意义上的“移民成功” 。可一旦出舱，人们要面对的，就是那个没有大气层保护的月球。换句话说，就是没有氧气。
不过，英国的一个研究团队却表示，这个问题好解决。
它的答案就藏在月球表面的月壤里，只要高中毕业，就能掌握“凭空”制氧的秘诀。
月壤里有氧气，很奇怪么？准确点说，月壤里藏着的，不是氧气，而是氧元素。
有关月球的起源，历史上一直有三大派别：分裂说、俘获说、同源说。后来，人们在这三大派别的基础上，结合与月球相关的最新研究成果，提出了碰撞说。
按照“碰撞说”的说法，太阳系在演化早期，曾形成过大量的“星子” 。这些“星子”通过不断的相互碰撞、吸积，组成了两个原始天体——一个是我们现在所生活的地球，另一个则是质量约为地球0.14倍的天体星子。
因为这两个天体间的距离并不远，一次偶然的机会，它们相撞了。
剧烈的撞击不但让地球的自转轴发生倾斜，还让那个小天体几乎支离破碎。而撞击所产生的巨大能量和气体卷集着大量粉碎后的尘埃、碎片，以极快的速度飞离地球。而这些碎片在吸积作用下慢慢结合到一起，最后变成了我们现在所看到的月球。
这个说法，得到了一些“成分党”的支持。
科学家们通过对地球和月球的平均成分比较发现，尽管月球的密度较低，但却和地球有着相似度超高的同位素成分。比如，氧、铬、钛、铁、钨、硅等。
而在对月壤的主要组成部分分析中，科学家们发现，氧元素所占比例居然高达40%以上。
月壤主要元素组成比例
为了一口氧气，他们对月壤做了这些氧元素是有了，但我们也不能直接抓一把月壤“吸一口” 。
于是，一些科学家开始尝试用氢气还原月壤中的氧化铁，以此获得液态水，再通过电解水的方法来制备氧气。
且不说这个方法的实用性有多少，这个方法光是听上去，就太绕了。而后续的数据也证明，这个方法的确不行——科学家们对比了成功提取到的氧气重量和所需的月壤重量，发现这种方法的氧气产量仅有1%～3% ，真要移民月球，这个产出率看着就不靠谱。
当然，也有科学家尝试用其他方法提取月壤中的氧气。比如，直接用1600℃的高温把含铁量比较高的月壤加热到熔融状态，直接提取月壤在这个状态下释放出的氧气。
不过，这个方法的局限性也很大。一是要确保月球上有条件能把月壤的温度加热到1600℃ ，另外就是，所有用于这种制氧方式的月壤，其含铁量必须达到一定水平。
即便是满足了这两个条件，它的制氧产出率也只能达到20%～30% 。
一个改良，上过高中就能懂而此次英国团队拿出的方案，显然是对之前的方法进行了优化。
不需要1600℃高温、不需要电解水繁琐步骤、高达96%的产出率，这样的方法，原理居然还很简单——高中就讲过的，电解法，即利用直流电进行氧化还原的方法。
只不过，他们换了一种电解质：CaCl2 ，氯化钙。
实验中，英国的这支团队没有直接选择数量稀少的月壤。他们参考了以往对月壤成分的分析结果，选择了成分相似的旧金山火山群火山凝灰岩作为替代品。
按照他们的说法，他们先将实验样品放进一个金属篮子中，然后把CaCl2加热到950℃ ，使它达到熔融状态，再把它放入实验样品中通电。通电后，电流就会刺激月壤中的氧元素穿过电解质从阴极迁移到阳极，最后变成氧气释放出来。而无需经过以前实验中先制备液态水的那一步。
而他们所测得的数据显示， 15小时内，这种方法能成功提取样品中75%的氧元素， 50小时内，样品中96%的氧元素都能被提取出来，制成氧气。
显微镜下，样品实验前后变化