中国学者发现嫦娥五号月壤能催化产生氧气和燃料

嫦娥五号带回的月球“土特产”又找到了。最近，南京大学院士和姚教授的团队与许多大学和研究机构进行了合作。通过对0.2g月球土壤样本的研究，发现其部分成分可以作为催化剂，在太阳光的作用下，将水和二氧化碳转化为氧气和燃料。

基于这一发现，研究人员提出，未来可以利用月球自身资源建设月球基地，支持深空探测、研究和旅行。

这项研究由南京大学、中国空间技术研究院、香港中文大学(深圳)和中国科学技术大学合作完成。相关结果发表在国际学术期刊《焦耳》上。

这是存放在南京大学月球样品实验室的嫦娥五号月壤样品。新华社记者陈希源摄

据论文第一作者、南京大学教授姚介绍，自2021年以来，作为中国空间技术研究院联合研究团队成员，南京大学团队对1克月壤进行了研究。研究人员利用机器学习和其他研究方法，详细分析了0.2g样本的结构和成分。

在南京大学月球样品实验室，记者看到了存放月壤样品的“手套箱”。这台机器的内部环境与外界隔绝，研究人员需要把手伸进套筒里才能操作。姚告诉记者，“手套箱”通过不断向内部注入氮气，使氧气和水分含量保持在很低的水平，并保证内部气压高于外部，以防止月壤样品被污染。

这是南京大学月球样品实验室的“手套箱”，用来保存嫦娥五号的月壤样品。新华社记者陈希源摄

“在这项研究中，我们从材料科学的角度对月壤进行了详细的矿物分析，发现了24种主要矿物。”姚说，“嫦娥五号的月壤样品主要来自月球表面的玄武岩，其中富含铁、钛等元素，是人工光合作用中常用的催化剂成分。"

研究人员使用月球土壤作为催化剂，参与了四个反应，包括光伏电解水、光催化分解水、光催化二氧化碳还原和光热催化二氧化碳加氢。结果表明，月壤样品在水的光伏电解和二氧化碳的光热催化加氢中具有比玄武岩更好的催化性能。

这是存放在南京大学月球样品实验室的嫦娥五号月壤样品。新华社记者陈希源摄

“这些反应以水和二氧化碳为原料，在模拟太阳光的照射下，生成氧气、氢气、甲烷和甲醇。”姚介绍，“其中，氧气是人类赖以生存的资源，氢气和甲烷是火箭推进剂的重要成分，甲醇是重要的化工原料。”

"也许将来我们可以在月球上建一座小型化工厂."姚告诉记者，这项研究旨在考察月球土壤是否可以作为资源使用。“如果能在月球就地取材，将月球自身资源和人类代谢废物转化为资源和能源，就能降低载人航天的成本。”

姚介绍，每一片月壤都是无价之宝。在正式实验之前，研究人员将利用地球表面的玄武岩碎片和其他材料做模拟实验。

“但与地球样品相比，嫦娥五号月壤样品的催化性能高一个数量级，表现出更好的选择性。姚说，所谓“选择性”是指催化反应产物的专一性月球土壤的催化产物只有甲烷和甲醇。用地球上的玄武岩碎片做的实验表明，催化产物中也含有少量的甲烷和甲醇，但大部分是一氧化碳。虽然一氧化碳也是可燃的，但是由于它的毒性，我们还是不希望在航天活动中看到它。"