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(jìn)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(tuán)隊進(jìn)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?；谝陨戏治?，研究團(tuán)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）。