月球尘埃之谜:未来月球开发,月球尘埃将有大作为

月球尘埃之谜:未来月球开发,月球尘埃将有大作为

千百年来,人们曾经对月球产生过无数美丽的想象。当人们利用宇宙飞船踏上这块寂寥的土地时,才得以见到月球的真面目。将航天员送到月球上去探险,采集月球上的石块和尘土……人们惊讶地发现原来月球有着许许多多的难解之谜,就连布满月球表面的尘埃也是一道谜题。

荒漠奇景,灰白色的世界

1967年7月20日,美国航天员阿姆斯特朗和奥尔德林代表人类首次登上月球。当他们走下飞船,映入眼帘的是一派陌生而奇异的景色:这里的天空是黑洞洞的,虽然月球表面洒满了灿烂的阳光,却不像在地球上那样从人的头顶上照射下来;周围满是尘土、岩石和环形山,没有水,也没有任何生命。原来,月球是一片荒漠。

此后,美国“阿波罗”系列飞船陆续将多名航天员送上月球。根据航天员的描述,他们看见的月球基本上都是灰色的,只有部分岩石呈现了不一样的颜色——白色或黑色。月球的表面覆盖着厚厚的粉末状的尘土。他们所到过月球的部位,尘土最起码有3米深,因为驾驶着月球车,所以他们只陷下去几厘米。他们说:“你走到哪里,哪里就会留下你的印记。我们的月球车上装有一个导航系统,不过就算导航系统坏了,我们只要掉转头跟着原来的痕迹就可以回去,因此你根本就不会迷路……在月球上,任何时候抬头,你看到的都是乌黑的天空,天空中布满了星星。在我们登陆的地方,我能看到地球就在我们的头顶。”

迷雾重重

月尘摸起来很柔软,像雪一样,闻起来却有一股像火药的气味。航天员们在月球上发现了一些与月尘有关的重要现象:这些细小的粉状颗粒无孔不入,它们钻进物品器具里,塞住螺栓孔,弄脏了工具,沾染在防护罩外层,磨蚀了手套。

在月球表面时,月尘成为航天员们工作的一个最大的麻烦。他们必须经常停下手边的工作,用大刷子清理照相器材和设备。刚登上月球时,航天员穿的航天服都是白色的,要不了多久,月尘就能把它们变成灰色,航天员们没有办法把它们拍掉。每次舱外活动结束后,月尘都会粘满航天员的靴子、手套和其他暴露在外面的部位,而且这些细小的颗粒还可能穿透航天服接缝处的封条,进入航天服内部。

返回登月舱前,无论航天员们如何用刷子清洁,都会不可避免地把一些尘埃带进舱内。一旦他们脱掉头盔和手套,舱内就会弥漫着月尘的气味。一些科学家指出,在月球表面工作的环境会使宇航员出现“月球花粉症”。

“阿波罗”系列飞船的航天员们先后从月球上带回4种尘土,在科学家检验过程中,它们给人们制造了一个又一个谜团。科学家把月尘撒在细菌上做试验:第一种、第二种、第三种尘土撒到细菌上,细菌一点变化也没有;第四种尘土撒到细菌上之后,细菌一下子都死了。第四种尘土是美国“阿波罗”12号飞船从月球表土的下层取回来的。它怎么会拥有如此特殊的杀菌力?

再来看看用植物作试验对象的结果。把玉米种在月尘里,它的生长与在地球土壤里没有明显的不同。可是,水藻碰到月尘就会长得特别鲜嫩、青翠。

月尘真面目

月尘是一种奇妙的尘埃。它的每颗尘粒都被一层厚度仅有数百毫微米的玻璃镀膜包裹着,直径大概是人们头发直径的1/100。研究人员用显微镜检视了这层玻璃镀膜,发现有数百万个微小的铁斑悬浮在玻璃膜上,宛如天空中的繁星一般。

科学家介绍,月尘的玻璃镀膜是流星体撞击月球而产生的二氧化硅层。微小的流星体撞击月球表面,产生高达2000摄氏度的表面温度,使月球土壤中的分子汽化,蒸气的成分中就含有氧化亚铁和二氧化硅等;如果温度足够高,分子又可以进一步分裂成硅原子、铁原子和氧原子等。当蒸气冷却后,这些原子再结合并且凝聚成月尘颗粒。月尘中富含钙和矿物质,如橄榄石和辉石等。

为什么月尘闻起来会有一股火药味?现代无烟火药是硝化纤维和硝化甘油的混合物,月球土地中并未发现这些可燃分子。

科学家认为,从月尘上蒸发出来的气体也许来自太阳风,因为月球暴露在从太阳吹来的热风中,这些热风充满了氢、氦和其他离子。离子撞击月球表面进而形成了月尘。粘在航天服上的这些月尘中的离子极容易被刷子冲散,当它们与登月舱中的湿气相遇时,就会产生我们所说的气味。

还有一种可能性就是月尘遇到氧气,与之发生反应引起燃烧,这种火药般的气味就是月尘被氧化时所发出的。当然,返回地球后,月尘就没有气味了。在休斯顿一家实验室里,科学家们闻不到来自月尘的任何气味。因为早在航天员把样本带回地球的途中,所有的化学反应就已经结束了。

月尘的妙用

了解了月尘之后,科学家开始思考它能给人类生活带来怎样的惊喜。利用月尘来获取太阳能,这听起来有点像天方夜谭。不过,近来美国的一些太阳能研究专家已准备将这种设想运用到空间探索、通讯和汽车制造行业中去。

利用月尘获取太阳能的原理其实非常简单——利用月尘制造一种太阳能电池,并将无数个这样的电池组装到一起变成一个发电装置,从而将太阳光转换成电能。

经过对月球表面物质的分析以及对模拟月尘进行多次试验后,科学家发现这种太阳能电池的制造原料就蕴藏在月球的风化层里。他们设想:用一台遥控装置在月球表面来回移动,将风化层熔化成一层玻璃薄膜,然后在玻璃薄膜上再涂上一层太阳能电池薄膜,这样就得到了一个月球太阳能电池。将这样的电池排列成一个太阳能发电装置,就可以为月球基地或其周围的卫星提供电能。这样的发明还可以运用到汽车发动机上。

运用这项技术后,汽车仍然需要使用汽油,但它的能量来自热光电材料转换来的电能。与传统的发动机相比,汽油在涂有新型材料的发动机里能燃烧得更加充分、彻底,从而能大大减少有害气体的排放量。

科学家们开始着手研究如何利月球尘埃来建造人类在月球上的第一个长期定居点。欧洲航天局(ESA)一直在研究探索“月球砖石建筑”,其构想主要是使用加工过的月球尘埃来3D打印建筑砌块和石墙。为了测试这一设想,ESA从德国科隆的一处前火山区域搜集了灰尘和岩石材料,并将其加工成一块1.5吨重的巨大建筑砌块。假如把类似的这样一块建筑材料运送到月球上去,其耗资将超过1000万美元。但是,如果只是把工具带到月球上去,把那里的尘埃变成砖块,就可以节省建造基地所需要耗费的巨额资金。

此外,用月球尘埃做材料还有更多的好处。构成月球表面的大部分的硅酸盐矿物中充满了氧,或许人类还可以将其搜集利用。“有关月球尘埃最棒的一点是,其40%是由氧构成的。”Crowley说。这些设想已经存在了一段时间了,月球上有充足的尘埃,不仅容易获取和利用,而且也没有什么大的风险。这么看来,人类在月球上也有可能使用类似的方法为自己建造居住地——月球基地。

随着“嫦娥四号”月球探测深入,相信当更多的与月尘有关的谜题揭晓答案之后,月尘能为人类生活带来更多便利。