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什么是月壤?月壤的形成及其研究价值

什么是月壤?

月壤是覆盖在月球表面上的一层细腻的沙土层,表面形态几乎完全是由撞击作用塑造的,大块的基岩在小天体的撞击之下被不断打碎、混合、翻动,最终在月球表面形成了这层细腻的沙土层。直径小于1毫米,具有黏性的细小粒子,在月球各处的厚度不同,薄的地方只有几厘米,厚的地方有5~6米。主要由橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石等矿物和胶结质玻璃组成。由于太阳紫外线辐照的影响,月壤细粒会周期性的升起,在着陆器的推进器点火和月球车行走时,月壤细粒也会大量扬起,这些运动的月壤称为月球尘。在地球上,尘土是最普通的东西。月壤和月球尘却不同凡响,这里面包含着许多秘密。下面是1972年在“阿波罗”17号任务中发现的橙色月壤的特写。之所以呈现这种颜色,是由月球早期火山过程产生的微小橙色玻璃珠造成的。

什么是月壤?月壤的形成及其研究价值

月壤的形成

与充满空气流动的地球不同,月壤身处没有空气的月球上,主要依靠物理风化。

在月球形成初期,大约45亿年前,月球表面非常炙热,呈半固体的熔融岩浆状态。

随后月壳开始冷却凝固,在这大约几十亿年来,不断有大大小小的流星与月球发生碰撞,它们的运行速度非常快,即使质量很小的微流星,也能造成很大的破坏,将月球表面砸成“坑坑洼洼”的形状。

反复撞击使得固体岩石不断破碎、胶结、混合。巨大的昼夜温差也加速了月球岩石矿物的破碎。其次,月壤的形成也离不开太阳风的作用。由于没有磁场和大气的保护,高速运动的太阳风粒子长驱直入,对破碎的月球矿物颗粒表面进行离子注入、结构非晶化和物质溅射,继而沉积在细碎颗粒的表面,从而改变了月壤颗粒的结构和成分。

月壤成因是指月壤的物质来源、形成过程和演化。是由于陨石撞击作用在高温下使基岩熔融、粉碎和岩化作用形成;少数学者认为可能是由火山喷发带来的一些火山灰流和岩屑所形成。

月岩的温度变化极大,月岩热导率很低,其矿物组成和结构不均一,因热胀冷缩使月岩发生崩解,产生岩屑;太阳风和银河宇宙射线对月岩的辐射降低了矿物强度,使晶格变形,也可能间接地促进了月壤的形成。此外,陨石碎屑也是月壤的重要组成之一。

什么是月壤?月壤的形成及其研究价值

月壤的研究价值

研究月壤有什么意义和价值呢?它能种菜吗?答案是不能。与地球土壤富含微生物和有机养分不同,月壤不含任何有机养分,而且非常干燥,无论种菜还是种土豆都不行。但是科学家们发现,长期的太阳风给月壤注入了大量的氦-3,这是一种未来有可能进行热核聚变发电的清洁能源。

由于地球上有厚厚的大气层,而且有较强的磁场,大部分太阳风都被阻档在外面,所以,地球上的氦-3就很少,据研究只有500公斤左右。而研究发现,月壤中含有一百万到五百万吨的氦-3,大概是地球含量的百万到千万倍级。而有研究显示,100吨氦-3所能创造的能源相当于全世界一年消耗的能源总量。

月壤扩展阅读

要登月,先探月壤

月球表面几乎完全被月壤所覆盖。月壤的特点导致它对探月仪器和航天员都形成了不小的威胁。比如月壤的物质组成和光谱性质和地球上的土壤有天壤之别,月球探测时不了解月壤,就很可能得不到正确的科学结论。再比如月壤颗粒的黏附力很强,航天员登月时很可能被其包裹,这些月壤颗粒虽然极微细,却像刀尖一样锐利,可能给航天员的安全带来重大威胁。

月壤本身是种资源

根据现有资料可知,月壤里存在天然的铁、金、银、铅等矿物颗粒,含有金和锌的铜矿颗粒,含有少量锡和铜杂质的锑矿颗粒等。其中最珍贵的,当属氦-3。氦-3,一种氦气同位素气体,是核聚变反应的最理想原材料。使用它作为原材料时热核反应堆中没有中子,故而不会产生辐射,不会对环境产生危害,氦-3简直是完美的能源。但地球上几乎没有这种氦-3。

月壤中藏着太阳系的小秘密

除此之外,由于月壤隔断了月球固体岩石圈与太阳系空间,宇宙中所有的物质降临月球时,如陨石撞击、宇宙辐射等,都会最先接触到月壤,所以这里面包含着相关区域的大量信息。如果加以研究,就可以了解太阳初期的演化历史进程、太阳风和太阳表层的组成和成分特征等相关数据。

标题:什么是月壤?月壤的形成及其研究价值

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