月球上種菜不是夢？新研究發(fā)現(xiàn)月壤可產(chǎn)氧氣和燃料

　　在月球上長期生存是載人深空探測漫長旅途的第一個里程碑。最大限度地利用月球原位資源與能源，可以幫助我們在月球上建立一個兼具生命支撐和支持航天器發(fā)射的中繼站。

　　近日，來自南京大學(xué)的科學(xué)家分析了嫦娥五號飛船帶回來的月壤發(fā)現(xiàn)，月壤中含有富含鐵和鈦的化合物，可以作為催化劑，利用陽光和二氧化碳制造氧氣和燃料。

　　科學(xué)家從光伏電解、光催化和光熱催化三個方面對嫦娥五號月壤的人工光合成性能進行了評估，并基于月壤人工光合成性能提出了可行的月球地外人工光合成策略，為實現(xiàn)“零能耗”的月球生命保障系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　研究團隊進而采用月壤作為光伏電解水、光催化水分解、光催化CO2還原、以及光熱催化CO2加氫等反應(yīng)的催化材料，評估其性能。

　　研究表明，月壤在光伏電解水和光熱催化CO2加氫反應(yīng)中具有較高的性能和選擇性。基于以上分析，研究團隊針對月球環(huán)境，提出利用月壤實現(xiàn)地外人工光合成的可行策略與步驟。即利用月球夜間的極低溫度（-173°C），通過凝結(jié)將二氧化碳從人類呼吸空氣中直接分離。

　　然后嫦娥五號月壤作為水分解的電催化劑和CO2加氫的光熱催化劑，將呼吸廢氣、月球表面開采的水資源等轉(zhuǎn)化為O2、H2、CH4和CH3OH。

　　這項工作為建立適應(yīng)月球極端環(huán)境的原位資源利用系統(tǒng)提供了潛在方案，并且只需要月球上的太陽能、水和月壤。

　　基于該系統(tǒng)，人類或可實現(xiàn)“零能耗”的地外生命保障系統(tǒng)，真正支持月球探測、研究和旅行。

　　該工作的相關(guān)研究成果以“Extraterrestrial Photosynthesis by Chang’E-5 Lunar Soil”（利用嫦娥五號月壤實現(xiàn)地外光合成）為題，發(fā)表在國際權(quán)威期刊《焦耳》（Joule）上（https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.04.011）。