2020年最華麗的航天任務，嫦娥五號，通過完美完成一道道難關，向世人訴說著中國航天科技的崛起。土壤運回來，下面該考慮月球土壤怎樣使用了。今天咱們簡單介紹一下不簡單的月球土壤。順便暢想一下月球土壤怎麼用。
我是東城觀星，大學老師，給大家介紹大科技背後的科學知識，喜歡我的作品，記得點個關注。
一、月壤怎樣形成，長什麼樣？
先說說月球土壤的小背景吧。雖然說嫦娥五號帶回來的2公斤左右的月壤非常珍貴，但早在上世紀美國和蘇聯就已經把月球土壤運送回來了，美國連土壤帶巖石一共運回了將近400公斤，人們對月球土壤已經有了一個初步的認知。
因為月亮上幾乎沒有空氣、沒有風也沒有流動的水，其土壤的形成主要是太陽暴曬巖石產生的。月球上的巖石和碎石塊在太陽暴曬下會逐漸裂開，暴曬的時間越久，巖石碎裂得越多，經過幾億年甚至幾十億年的暴曬，足可以把巖石變成土壤了。同時，陽光的暴曬還時常伴隨著太陽風的衝擊，沒有磁場和大氣的月球無法阻擋太陽風。太陽風裡有大量的帶電粒子，比如氫、氦、氧、碳等元素的離子。這些帶電的離子吹到月壤表面以後，不僅可以讓月壤顆粒變得更細小，而且還可以發生一些化學反應，改變月壤的成分。我們都知道月壤裡有很多氦3，就是太陽風吹進去的。
一般來說，月球土壤越往深處顆粒越大，越到表面顆粒越小。美國和蘇聯的研究發現，月球表面2米內的土壤有一半左右顆粒在0.1mm-1mm之間，還有一半左右在0.03毫米-0.1mm之間。
當然，除了暴曬和太陽風，隕石撞擊也可以促進月球土壤的產生，因為隕石的猛烈撞擊可以產生很多碎石塊和一些熔化的巖漿小液滴，這些物質在太陽光的作用下也很容易變成粉末狀的土壤。隕石撞擊甚至可以把土壤濺射到很遠的地方，在一些地方形成一層一層的土壤沉積。這些一層一層的土壤沉積，如果能按順序鑽取回來的話，科學家可以根據每一層裡面的成分，分析周圍經過怎樣的撞擊，甚至可以了解隕石撞擊的時間和頻率。
接著說月壤，由於月球上沒有風和水的作用，月球土壤的形狀也比較特殊。跟地球上圓滑的土壤比起來，月球的土壤缺少了大風帶來的摩擦和水流帶來的衝洗，而表現出有稜角的外形來。基本上不管多小的月球土壤顆粒，都不是圓圓的形狀，而是有稜角甚至帶尖的形狀。這樣的土壤，曾經給美國探月帶來很多困難，因為帶稜角的土壤進入阿波羅飛船內部，很容易給飛船帶來傷害。比如加速機械磨損、給太空人健康帶來影響等等。
由於月球土壤顆粒小，又帶電，特別容易吸附到太空衣上，然後進入飛船。美國的太空人脫掉太空衣以後，就聞到了一股火藥味，那就是乾燥的月球土壤的味道。可不要小瞧這股火藥味，雖然它不會爆炸，但這可是月球PM2.5啊，過多吸入，有可能給太空人帶來塵肺病甚至是肺癌。
有人可能認為，月球的土壤跟地球土壤成分差不多，美國所謂的月球土壤，完全可以用地球土壤來矇混過去。其實月球上不同位置的土壤成分是不一樣的，美國幾次採回來的樣品成分是不完全相同的，甚至差別非常大。但總的來說，月球土壤的主要成分是氧矽鋁鐵鈣鎂鈦鈉幾種元素。我們很多人都知道地殼的主要成分是氧矽鋁鐵鈣鈉鉀鎂鈦。月球土壤成分比例和地殼是有區別的，其中鈦元素多一些，但鈉元素和鉀元素比較少。跟地殼上的土壤成分還是不太一樣的。
二、月壤有什麼用？
簡單了解了月球土壤以後，我們說說月球土壤有什麼用。一說到月球土壤，很多人立刻想到了氦3，認為我們可以去月球上把氦3採回來發電了。其實這個事，只是科學家們長遠的設想，眼下來說開採氦3不是一個好主意。我專門算了一下，根據報導，月球上大概有100萬噸氦3，假設氦3都在1米深的土壤裡面存著，月球表面積是3790萬平方公裡，換算出來每立方米土壤裡有0.026克氦3。一噸月球土壤裡，都不到10微克氦3。
按這個比例計算，雖然100噸氦3用來發電可以提供地球一年的用電量。但要想獲得這100噸氦3，需要在月球3790平方公裡的範圍挖一米深的土壤，也就是三個半香港的土地面積上挖一米深。要知道，這些土可不是在地球上挖，我們有現成的挖掘機。那是要到月球上去挖啊，挖土機的生產或運輸成本得多高啊？這還不算完，挖出土來以後，還要加熱土壤提取氦3。根據推測，至少得把土壤加熱到700攝氏度才能把氦3釋放出來。加熱這麼多土壤，同時還得收集產生的氣體，而且只能在月球上操作，工作有多複雜可想而知。
更困難的是，月球土壤裡面可不只有氦3一種氣體啊。有文章估算，每獲得1噸氦3，同時可以獲得6300噸氫、70噸氮和1600噸碳。這篇文章還沒有估算氖、氬等稀有氣體，更沒有考慮氦4的量。太陽風裡雖然有氦3，但氦4的量絕對遠遠高於氦3，也就是加熱月球土壤獲得的氣體裡，氦3隻佔很少很少的一點點，連萬分之一都不到。這些氣體不僅要在月球上都收集起來，還要把氦3提取出來，尤其是氦3和氦4長得非常像，想在月球上把它們分開，那難度不是一般人能夠想像的。就算在地球上操作，都不是一件簡單的事情。打個不太恰當的比方，都說師大出美女，可是如果把師大所有的女孩都集中起來，穿上統一的運動服或軍訓服，然後拍一張集體照，讓你在這張集體照裡一下找出所有美女，難度有多大？
接著說，就算能夠得到氦3，怎麼運回來，又是一個很大的難題。在月球上把氣體壓縮起來，得需要高壓氣罐。這些高壓氣罐，運回地球怎樣穿過大氣層而不被燒毀，也是值得考慮的。就算能成功，到地球上，怎麼用還是個難題。目前，全世界沒有任何一個國家可以實現核聚變持續發電，中國做得比較好，也不過能發電一兩分鐘而已，連十分鐘持續發電都很難做到，更不用說發電一年了。所以氦3這個資源，是個美好的未來，絕不是眼下需要搶奪的資源。
有人說可以去月球採礦啊！其實月球採礦不是不可能，至少比利用氦3現實多了。月球上的矽、鐵、鈦、鋁等元素，都可以提煉出來造月球科研站。但最迫切的，應該還是用月球土壤造房子，月球上宇宙輻射太強了，必須給科研站造個厚厚的外殼才能保護地球人不受傷害。從地球上運輸顯然不划算，用月球土壤做最好了。但月球上可沒有水泥，不像地球上蓋房子那麼輕鬆。其實月球上就算有水泥，也不行，第一缺水，不可能把寶貴的水用來和水泥，第二缺二氧化碳，沒有二氧化碳水泥是無法像地球上一樣堅固的。學過化學的朋友應該知道這個化學反應。
我們生活在地球上，只知道二氧化碳是溫室氣體，多了對環境有害，很少有人想過月球上二氧化碳會如此寶貴。所以月球上蓋房子，比較理想的辦法是靠高溫把土壤燒化了再凝固成形，類似於燒磚或燒陶瓷，但難度更高。下一步嫦娥八號可能就會去月球練習這樣的燒磚技術，不知道嫦娥八號能不能在月球上煉成三昧真火，為我們打造月宮做好準備。然後還需要用月球土壤生產氧氣供給人類太空人呼吸用，這也是嫦娥工程需要在載人登月前練成的技術。
當然，中國人最擅長的就是種菜了。有些農業科學家也想用月球土壤種種莊稼試試。其實，月球土壤從成分上來說，要想種菜，至少缺少碳氮硫磷幾種元素，鉀元素也不多，這些元素對植物來說可都是主量元素啊，沒有這些元素，植物也就無法生長了。在地球上幾乎遍地都是的這些元素，在月球上卻是稀罕物。尤其是碳，在地球上，我們有氮肥、磷肥、鉀肥，卻從來沒有想過還需要碳肥，在月球上就需要準備好碳肥，最好的碳肥就是二氧化碳氣體。
三、中國月壤的可能用途
嫦娥五號運回的土壤，用來種菜、冶金和蓋房子都是不太可能的，畢竟兩公斤土壤數量實在不多，用來做這些事，一方面不夠用，另一方面也實在有些浪費了。這兩公斤土壤，除了儲存一部分，展覽一部分以外，其它的土壤，應該主要還是用來做更加精細的科學研究。比如分析月球土壤的成分、測定鑽探樣品的分層成分數據、測定月球土壤的年齡等等。還是那句話，國內有很多科研機構和大學都在等著這批樣品出成果呢。當然，也有很多碩士、博士可能因為對這些樣品的研究，而獲得學位。
可以預料的是，我們一部分土壤可能也會贈送給國際合作夥伴，比如歐洲一些提供幫助的國家，也可能作為國禮總送給某些友好國家。至於美國，自己家有那麼多月壤，又專門立法禁止NASA跟中國的合作。所以，他們不太可能第一時間得到中國月壤了，著急也沒有用，以後能不能給看美國總統的表現吧。雖然當年美國贈送中國1g月巖的國禮，我們可是第一時間就回贈禮品了，並不欠他們月壤。
有人會問，普通老百姓能不能購買一點月球土壤呢？目前已公布的信息來看，恐怕是不會讓普通民眾購買月壤了。大家最多能去博物館裡，隔著玻璃罩看看月球土壤長什麼樣了。不過，我們也可以給國家提個小意見，萬一實現了呢？我的想法是，雖然月球土壤非常寶貴，但如果從兩公斤月壤裡拿出1克左右的樣品出來設計成特殊禮品，供人們收藏，也是一個不錯的愛國科普活動。
這1g土壤怎樣處理呢？我的設想是，把土壤顆粒包裹到透明的樹脂或玻璃裡，製作成吊墜、珠寶等形式。只要材料足夠透明，形狀設計合理，我們就可以得到一個有放大效果的裝飾品了，用肉眼可以看到中間的月球土壤顆粒。一個月壤顆粒可以做一個裝飾品，1g月壤至少可以做幾萬個裝飾品吧。回頭嫦娥六號再運回月壤來，還可以製作更多這樣的裝飾品。如果我們有幸可以買到，送給愛人，就一句話「月亮代表我的心」！這個想法怎麼樣？很浪漫吧？
如果真能有這樣的裝飾品，你覺得得多少錢一個？你還有什麼更高明的辦法讓普通百姓也可以買到月壤？歡迎大家在評論區，把你的想法告訴我們。
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#月球上的土有啥用#