科技日报杭州8月22日电(洪恒飞 高晓静 记者 江耘) 我国嫦娥五号月壤研究又有新发现。由中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称“宁波材料所”)、中国科学院物理研究所等单位科学家组成的科研团队，经过3年的深入研究和反复验证，提出一种利用月壤大量生产水的全新方法。利用这种方法，一吨月壤将可以产生51—76千克的水，有望为未来月球科研站及空间站的建设提供重要设计依据。相关研究成果22日在线发表于国际学术期刊《创新》。
这是一种基于高温氧化还原反应生产水的全新方法。科研团队发现，月壤矿物因受到太阳风亿万年的辐照，储存了大量氢。在加热至高温后，氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时，月壤将会熔化，反应生成的水将以水蒸气形式释放出来。
经过多种实验技术分析，科研团队确认1克月壤中大约可以产生51—76毫克水(即5.1%—7.6%)。以此计算，1吨月壤将可以产生51—76千克水，相当于100多瓶500毫升的瓶装水，基本可以满足50人一天的饮水量。
科研团队发现，在5种月壤主要矿物(钛铁矿、斜长石、橄榄石、辉石、月壤玻璃)中，钛铁矿含氢量最高，其次是斜长石和月壤玻璃，钛铁矿的含氢量大约是斜长石的3.5倍、是月壤玻璃的10倍。为阐明月壤钛铁矿能够储存如此大量氢的原因，他们详细研究了月壤钛铁矿的原子结构。结果表明，与地球上的钛铁矿相比，月壤钛铁矿原子间距由于氢的存在显著增大。通过计算模拟显示，月壤钛铁矿中存在纳米微小孔道，这种纳米孔道可以吸附并储存大量来自太阳风的氢原子。每个钛铁矿分子可以吸附4个氢原子，是名副其实的月球“蓄水池”。
电子显微镜下的原位加热实验也证明，月壤钛铁矿加热后将同步生成大量单质铁和水蒸气气泡，而其他含铁月壤矿物加热后生成了少量铁单质和气泡，地球上的同种矿物加热后则不会生成单质铁和气泡。这进一步证明月壤矿物中固溶的氢是产生水的关键。
实验发现，电子辐照可以降低氢与铁氧化物的反应温度，水的生成温度可以从600℃降低至200℃。基于以上研究结果，科研团队提出一种具有可行性的月球水资源原位开采与利用策略。“该策略将为未来月球科研站以及空间站建设提供重要的设计依据，并有望在后续的嫦娥探月任务中发射验证性设备，以完成进一步确认。”宁波材料所研究员王军强表示。
