月球矿产资源及其开发研究（10）

月球矿产资源及其开发研究（10）

胡经国



（续前）

⑸、月球表面矿产资源原位利用研究进展

据报道（20201015），李琛等文章《月球表面矿产资源原位利用研究进展》摘要指出，月球作为地球唯一的天然卫星，拥有丰富的资源，是人类开展深空探测的首选目标，也是人类进行外层空间探测的理想基站。

月球表面矿产资源原位利用技术（ISRU）一直是月球矿产资源研究的热点之一。其目的在于清洁高效地提取月球表面的矿产资源，满足月球基地建设和深空探测的需求。

由于月表环境特殊，传统的提取工艺不能够满足需求，因而要提出与之适用的方法。该文从冶金学科角度阐述了ISRU的现状，介绍了月表的环境特点、月壤组成以及能源种类；叙述了月表赋存矿产资源的种类、赋存状态以及各类金属元素的质量分数以及存在的地理位置。系统归纳了现阶段ISRU提取金属的工艺，并且分析了各种提取工艺的特点，着重阐述了还原法、电解法、热解法以及其他方法的工艺及原理。并且，对各种原位利用技术从工艺、实施角度等方面进行了总结与评估。

月表矿产资源的提取，必须遵循原位提取的原则。载荷和环境等条件制约着现有工艺的施行。月壤主要氧化物组成包括CaO、MgO、Al2O3、TiO2、SiO2和FeO，其储量可以满足需要。同时，针对不同矿产资源的提取应采取不同的措施，如用氢还原实现Fe的提取，使用电解法提取Al、Si和Ti，使用热分解法提取O等。

此外，该文还基于ISRU的共性与发展趋势指出，月表矿产资源的开发需要在发展新工艺的同时，以现有工艺连续化操作、清洁循环利用资源、设备小体积轻量化以及电、光能化，作为未来研究的主要方向。

七、月球背面巨大金属及其来源

据报道（20240301），中国嫦娥四号发现月球背面巨大金属。中国嫦娥四号在历史性的使命中发现了月球背面的巨大金属。它们从何而来？它们是否是月球自身的产物，还是来自外太空？这一发现将不仅改写人们对月球的认知，更将引发人类对于宇宙起源的新思考（万物灵，2024）。

1、来源假说一：陨石撞击

关于嫦娥四号发现月球背面巨大金属来源第一种假说是：陨石撞击。

据科学家介绍，嫦娥四号的巡视器发现了位于冯·卡门撞击坑内的巨大金属物质。经过详细测量和分析，研究团队得出结论认为，这些金属物质来源于陨石撞击。陨石撞击是一种常见现象。这些陨石以高速度撞击月球表面，产生巨大的能量，导致撞击坑（陨石坑）及其附近的岩石熔融并且形成金属。

这一发现对于人们理解月球的形成和演化过程具有深远的意义。月球形成的主要理论之一是“大碰撞理论”，即认为在距今大约45亿年以前，一个名为“地球”的天体与一个火星大小的天体相撞，这次碰撞导致了月球的形成。然而，具体的细节还有待进一步研究。

当陨石撞击月球表面时，高温高压的环境会使得岩石中的金属熔融并且沉积在撞击坑内。这样的过程发生了无数次，从而逐渐积累形成了巨大的金属物质。通过研究这些金属物质的性质和分布，科学家们可以进一步了解月球的演化历史。

嫦娥四号任务的成功不仅展示了中国航天事业的强大实力，也为人类对月球的认识提供了新的窗口。未来，我们可以期待更多月球背面的发现，以及更深入的研究。

对于太空探索的未来来说，这个发现也具有重要意义。如何有效利用月球资源一直是人类探索太空的关键问题之一。月球背面的陨石撞击遗留下的金属物质，可能会成为未来载人登月和深空探测任务的重要资源。

2、来源假说二：月球内部构造

关于嫦娥四号发现月球背面巨大金属来源第二种假说是：月球内部构造。

月球作为地球的天然卫星，其内部结构一直以来都备受科学家们的关注。嫦娥四号探测器的任务之一就是深入了解月球的地质与内部构造。在探测器的勘察过程中，科学家们意外地发现了大量的金属物质，这引起了全球科学界的广泛关注。

据介绍，这些金属物质主要分布于月球背面的南极－艾特肯盆地；这个地区被认为是月球表面最古老的区域之一。科学家们初步猜测，这些金属物质可能是来自于月球内部深处。

有一种理论认为，月球形成始于距今大约45亿年以前。当时一个巨大的天体与地球碰撞之后，产生了大量碎片，其中一部分碎片聚集形成了月球。而这些金属物质被认为是地球和月球的共通物质，随着碰撞时的能量释放，它们从地球内部被抛射到了月球内部。

另外有一种猜测认为，这些金属物质可能是由于月球内部的地壳运动而形成。月球的地壳由硅酸盐岩石构成，其中包含了丰富的金属元素。随着地壳运动的发生，这些金属元素可能会被挤压、聚集并且沉积在月球内部一定部位，形成如今我们看到的巨大金属物质。

科学家们现在正在努力通过数据分析和模拟实验来验证这些理论和猜测。他们希望能够解开这个月球内部构造之谜，进一步揭示月球的形成过程和地球与月球的关系。

除了对月球内部构造的研究以外，嫦娥四号在探测任务中还进行了其他重要的科学实验。例如，月球表面物质的成分分析、矿产资源的勘探以及观测行星磁场等。这些实验都为我们更好地了解月球提供了重要的数据。

未来，随着科学技术的不断进步，人类将能够更深入地研究月球及其内部构造。这些研究将有助于我们对宇宙的认知和探索。月球作为距地球最近的天体邻居，不仅仅是科学研究的对象，也是未来太空探索与殖民的潜在目标。通过深入了解月球内部构造，人们能够更好地为未来登月与火星探测等任务做好准备。

3、来源假说三：外太阳系物质

关于嫦娥四号发现月球背面巨大金属来源第三种假说是：外太阳系物质。

据研究人员介绍，月球背面存在着许多巨大的金属物质。其中，最引人注目的是一处直径大约为100公里的巨大撞击坑。这个撞击坑被命名为“南极－Aitken盆地”，是已知最大的天体撞击坑之一。嫦娥四号的探测结果表明，“南极－Aitken盆地”下方存在着丰富的金属矿物质，与月球其他区域的物质成分有很大不同。

科学家们推测，这些巨大金属的来源可能是外太阳系物质。早在数十年以前，科学家们就提出了“近距离撞击说”，即认为某些类似“南极－Aitken盆地”的大型撞击坑可能是由外太阳系物质撞击月球表面而形成的。这些外太阳系物质可能来自彗星、小行星或其他天体，其所含有的金属矿物质被带到了月球背面。

为了验证这一推测，科学家对嫦娥四号的探测数据进行了详细分析。他们发现，“南极－Aitken盆地”下方的金属矿物质含量远远地超过了月球其他区域。此外，这些金属还包含一些在地球上非常稀有的物质，如铂族元素和稀土金属。这进一步支持了外太阳系物质的存在。

这项发现对于研究月球起源和演化具有重要意义。月球表面的物质主要由火山喷发产生的玄武岩组成；而巨大金属则是与月球形成时期有关的外太阳系物质的遗留。通过研究这些外太阳系物质，科学家可以了解更多关于宇宙的形成和演变的信息。

这项研究还对未来的月球资源开发具有重要的指导意义。巨大金属所含有的贵重金属和稀有元素对于人类社会具有很高的价值。如果能够开发利用这些资源，将为人类的可持续发展提供强大的支撑。因此，研究月球背面巨大金属的来源，不仅能够深入了解宇宙的奥秘，也能够为地球人类的未来带来巨大的变革。

4、来源假说四：人类登月任务中遗留的金属

关于嫦娥四号发现月球背面巨大金属来源第四种假说是：人类登月任务中遗留的金属。

中国嫦娥四号胜利着陆于2019年1月3日；在历经多年筹备与科研的努力以后，中国首次完成了对月球背面的软着陆任务。嫦娥四号携带着一系列的仪器和设备，旨在探索月球背面的未知之秘。其中，由德国空间署提供的低频射电光谱仪（LFS）向我们展示了一个令人震惊的画面：月球表面遍布着大量的金属物质。

对于这个现象的解释一直以来都是一个谜。然而，科学家们通过对金属物质进行进一步分析以后确信，这些金属物质正是人类登月任务中遗留下来的。这些金属物质主要集中在嫦娥四号着陆点周围的区域；而在其他地方则相对稀少。科学家们认为，这是因为人类在登月任务中所使用的各种设备和工具在着陆点附近被抛弃或意外丢失所导致的。

在20世纪60年代至70年代，进行了多次宇航员登月任务。这些任务涉及到大量的金属设备，包括火箭发动机、登月舱、探测器等。由于技术限制和重返地球的需要，因而这些设备有时被迫被抛弃在月球表面。而如今，嫦娥四号的探测结果揭示了这些金属设备的下落。

对于这个发现，科学家们表示既惊讶又兴奋。首先，这证实了人类登月任务的存在，同时也证明了当时的技术水平之高。此外，这些金属物质在太空环境中的存留时间长，有望提供宝贵的科学研究机会。对于嫦娥四号而言，这是继完成软着陆任务之后的一项重要发现，为未来的月球探索提供了新的线索。

当然，这个发现也引发了人们对太空环境的关注。嫦娥四号的发现表明，太空并非完全无污染；人类在太空中的活动可能会留下各种遗留物和污染物。因此，人们在进行太空任务时应更加注重环境保护，尽量减少对外层空间的干扰。

5、来源假说五：“洛希金属”的沉积

关于嫦娥四号发现月球背面巨大金属来源第五种假说是：“洛希金属”的沉积。

“洛希金属”是一种非常罕见的金属，其成分主要由铁、镍和钯组成。在地球上，“洛希金属”几乎不可见；只有在极少数的陨石中才能发现。然而，嫦娥四号的发现证实了月球背面存在大量的“洛希金属”。这使得科学家们对月球背面形成和演化的机制产生了浓厚的兴趣。

据科学家们推测，“洛希金属”的沉积可能与古老的撞击事件有关。根据探测器所获取的数据，这些金属沉积具有较高的密度和较大的体积。这表明，它们很可能是由一颗直径较大的天体撞击月球而形成的。这场撞击可能发生在几亿年前，将大量“洛希金属”投射到月球背面，并且最终沉积下来。

“洛希金属”的发现具有重大的科学意义。首先，它为科学家们提供了研究月球形成和演化历史的重要线索。通过分析这些金属沉积的性质和分布，科学家们可以深入了解月球的起源及其与其他天体的相互作用。其次，“洛希金属”的存在也给人类未来的太空探索提供了新的机遇。由于“洛希金属”具有较高的密度和丰富的资源，它们可能成为未来太空探索和开发的重要目标。

然而，“洛希金属”的开采和利用也面临一些挑战和限制。首先，“洛希金属”的沉积位于月球背面，距离地球较远，对于人类来说，开发难度较大。此外，“洛希金属”的开采和运输需要巨大的能量和资源支持，目前的技术水平还无法满足这一需求。因此，在未来太空探索和开发中，我们需要进一步研究和创新，寻找更加高效和可持续的方法来利用这些宝贵的资源。









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