科技日報杭州8月22日電(洪恒飛 高曉靜 記者 江耘) 我國嫦娥五號月壤研究又有新發(fā)現(xiàn)。由中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所(以下簡稱“寧波材料所”)、中國科學(xué)院物理研究所等單位科學(xué)家組成的科研團隊，經(jīng)過3年的深入研究和反復(fù)驗證，提出一種利用月壤大量生產(chǎn)水的全新方法。利用這種方法，一噸月壤將可以產(chǎn)生51—76千克的水，有望為未來月球科研站及空間站的建設(shè)提供重要設(shè)計依據(jù)。相關(guān)研究成果22日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《創(chuàng)新》。

　　這是一種基于高溫氧化還原反應(yīng)生產(chǎn)水的全新方法�？蒲袌F隊發(fā)現(xiàn)，月壤礦物因受到太陽風(fēng)億萬年的輻照，儲存了大量氫。在加熱至高溫后，氫將與礦物中的鐵氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成單質(zhì)鐵和大量水。當(dāng)溫度升高至1000℃以上時，月壤將會熔化，反應(yīng)生成的水將以水蒸氣形式釋放出來。

　　經(jīng)過多種實驗技術(shù)分析，科研團隊確認1克月壤中大約可以產(chǎn)生51—76毫克水(即5.1%—7.6%)。以此計算，1噸月壤將可以產(chǎn)生51—76千克水，相當(dāng)于100多瓶500毫升的瓶裝水，基本可以滿足50人一天的飲水量。

　　科研團隊發(fā)現(xiàn)，在5種月壤主要礦物(鈦鐵礦、斜長石、橄欖石、輝石、月壤玻璃)中，鈦鐵礦含氫量最高，其次是斜長石和月壤玻璃，鈦鐵礦的含氫量大約是斜長石的3.5倍、是月壤玻璃的10倍。為闡明月壤鈦鐵礦能夠儲存如此大量氫的原因，他們詳細研究了月壤鈦鐵礦的原子結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，與地球上的鈦鐵礦相比，月壤鈦鐵礦原子間距由于氫的存在顯著增大。通過計算模擬顯示，月壤鈦鐵礦中存在納米微小孔道，這種納米孔道可以吸附并儲存大量來自太陽風(fēng)的氫原子。每個鈦鐵礦分子可以吸附4個氫原子，是名副其實的月球“蓄水池”。

　　電子顯微鏡下的原位加熱實驗也證明，月壤鈦鐵礦加熱后將同步生成大量單質(zhì)鐵和水蒸氣氣泡，而其他含鐵月壤礦物加熱后生成了少量鐵單質(zhì)和氣泡，地球上的同種礦物加熱后則不會生成單質(zhì)鐵和氣泡。這進一步證明月壤礦物中固溶的氫是產(chǎn)生水的關(guān)鍵。

　　實驗發(fā)現(xiàn)，電子輻照可以降低氫與鐵氧化物的反應(yīng)溫度，水的生成溫度可以從600℃降低至200℃。基于以上研究結(jié)果，科研團隊提出一種具有可行性的月球水資源原位開采與利用策略�！霸摬呗詫�為未來月球科研站以及空間站建設(shè)提供重要的設(shè)計依據(jù)，并有望在后續(xù)的嫦娥探月任務(wù)中發(fā)射驗證性設(shè)備，以完成進一步確認。”寧波材料所研究員王軍強表示。