僅月球表層氧含量,就夠供 80 億人用 10 萬年

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 16 日 8:30 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


今年 10 月,澳洲太空總署和 NASA 簽署協議 ,利用阿提米絲計畫將澳洲製造的探測車送上月球,目的是收集月球岩石,希望在月球產出可供呼吸的氧氣。

儘管月球有大氣層但非常稀薄,主要由氫、氖和氬組成,不是依賴氧氣以維持生存的哺乳動物(如人類)所需的地球大氣成分。

其實月球有充足氧氣,只是不是氣體形式,而是鎖在風化層內,覆蓋月球表面岩石和塵土。

在地球,氧氣可在周圍地下許多礦物質找到,月球主要也是由這些相同岩石組成(雖然來自流星物質比較多)。二氧化矽、鋁、氧化鐵和氧化鎂等礦物是月球表面主要成分,這些礦物質都含氧氣,以種不同的形式存在,包括覆蓋月球表面的堅硬岩石、灰塵、礫石和石頭,這種物質是數千年來隕石撞擊月球表面的影響產生。

月球到底能產出多少氧氣呢?如果不計算月球更深硬岩材料的氧氣,只考慮表面易風化層,可得出估計值。

每立方公尺月球風化層平均含1.4噸礦物質,包括約630公斤氧氣。NASA表示,一個人每天呼吸約需800公克氧氣,所以630公斤氧氣可讓一個人活約兩年。

假設月球風化層平均深度約10公尺,可提取所有氧氣。意味月球深度10公尺的表面可提供足夠氧氣支持地球80億人約10萬年使用。

月球風化層約由45%氧氣組成,但氧氣與上述礦物質緊密結合,如何打破牢固鏈結?地球常用「電解」化學反應,如生產鋁,利用電極讓電流通過液態氧化鋁,將鋁與氧分離。這是非常簡單的技術,但非常耗能,在月球處裡需要得到太陽能或月球可用其他能源支持,將這工業設備從地球移到月球,並產生足夠能量維持運作,將是巨大的挑戰。

今年初,總部位於比利時的新創公司Space Applications Services宣布正在建造三個實驗反應爐,研究改進電解製氧過程,希望2025年將這項技術送上月球,為歐洲太空總署就地資源利用(in-situ resource utilization,ISRU)任務的一部分。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為月球克拉維斯隕石坑,來源:NASA

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