2020年最华丽的航天任务，嫦娥五号，通过完美完成一道道难关，向世人诉说着中国航天科技的崛起。土壤运回来，下面该考虑月球土壤怎样使用了。今天咱们简单介绍一下不简单的月球土壤。顺便畅想一下月球土壤怎么用。

我是东城观星，大学老师，给大家介绍大科技背后的科学知识，喜欢我的作品，记得点个关注。

一、月壤怎样形成，长什么样？

先说说月球土壤的小背景吧。虽然说嫦娥五号带回来的2公斤左右的月壤非常珍贵，但早在上世纪美国和苏联就已经把月球土壤运送回来了，美国连土壤带岩石一共运回了将近400公斤，人们对月球土壤已经有了一个初步的认知。

因为月亮上几乎没有空气、没有风也没有流动的水，其土壤的形成主要是太阳暴晒岩石产生的。月球上的岩石和碎石块在太阳暴晒下会逐渐裂开，暴晒的时间越久，岩石碎裂得越多，经过几亿年甚至几十亿年的暴晒，足可以把岩石变成土壤了。同时，阳光的暴晒还时常伴随着太阳风的冲击，没有磁场和大气的月球无法阻挡太阳风。太阳风里有大量的带电粒子，比如氢、氦、氧、碳等元素的离子。这些带电的离子吹到月壤表面以后，不仅可以让月壤颗粒变得更细小，而且还可以发生一些化学反应，改变月壤的成分。我们都知道月壤里有很多氦3，就是太阳风吹进去的。

一般来说，月球土壤越往深处颗粒越大，越到表面颗粒越小。美国和苏联的研究发现，月球表面2米内的土壤有一半左右颗粒在0.1mm-1mm之间，还有一半左右在0.03毫米-0.1mm之间。

当然，除了暴晒和太阳风，陨石撞击也可以促进月球土壤的产生，因为陨石的猛烈撞击可以产生很多碎石块和一些熔化的岩浆小液滴，这些物质在太阳光的作用下也很容易变成粉末状的土壤。陨石撞击甚至可以把土壤溅射到很远的地方，在一些地方形成一层一层的土壤沉积。这些一层一层的土壤沉积，如果能按顺序钻取回来的话，科学家可以根据每一层里面的成分，分析周围经过怎样的撞击，甚至可以了解陨石撞击的时间和频率。

接着说月壤，由于月球上没有风和水的作用，月球土壤的形状也比较特殊。跟地球上圆滑的土壤比起来，月球的土壤缺少了大风带来的摩擦和水流带来的冲洗，而表现出有棱角的外形来。基本上不管多小的月球土壤颗粒，都不是圆圆的形状，而是有棱角甚至带尖的形状。这样的土壤，曾经给美国探月带来很多困难，因为带棱角的土壤进入阿波罗飞船内部，很容易给飞船带来伤害。比如加速机械磨损、给宇航员健康带来影响等等。

由于月球土壤颗粒小，又带电，特别容易吸附到宇航服上，然后进入飞船。美国的宇航员脱掉宇航服以后，就闻到了一股火药味，那就是干燥的月球土壤的味道。可不要小瞧这股火药味，虽然它不会爆炸，但这可是月球PM2.5啊，过多吸入，有可能给宇航员带来尘肺病甚至是肺癌。

有人可能认为，月球的土壤跟地球土壤成分差不多，美国所谓的月球土壤，完全可以用地球土壤来蒙混过去。其实月球上不同位置的土壤成分是不一样的，美国几次采回来的样品成分是不完全相同的，甚至差别非常大。但总的来说，月球土壤的主要成分是氧硅铝铁钙镁钛钠几种元素。我们很多人都知道地壳的主要成分是氧硅铝铁钙钠钾镁钛。月球土壤成分比例和地壳是有区别的，其中钛元素多一些，但钠元素和钾元素比较少。跟地壳上的土壤成分还是不太一样的。

二、月壤有什么用？

简单了解了月球土壤以后，我们说说月球土壤有什么用。一说到月球土壤，很多人立刻想到了氦3，认为我们可以去月球上把氦3采回来发电了。其实这个事，只是科学家们长远的设想，眼下来说开采氦3不是一个好主意。我专门算了一下，根据报道，月球上大概有100万吨氦3，假设氦3都在1米深的土壤里面存着，月球表面积是3790万平方公里，换算出来每立方米土壤里有0.026克氦3。一吨月球土壤里，都不到10微克氦3。

按这个比例计算，虽然100吨氦3用来发电可以提供地球一年的用电量。但要想获得这100吨氦3，需要在月球3790平方公里的范围挖一米深的土壤，也就是三个半香港的土地面积上挖一米深。要知道，这些土可不是在地球上挖，我们有现成的挖掘机。那是要到月球上去挖啊，挖土机的生产或运输成本得多高啊？这还不算完，挖出土来以后，还要加热土壤提取氦3。根据推测，至少得把土壤加热到700摄氏度才能把氦3释放出来。加热这么多土壤，同时还得收集产生的气体，而且只能在月球上操作，工作有多复杂可想而知。

更困难的是，月球土壤里面可不只有氦3一种气体啊。有文章估算，每获得1吨氦3，同时可以获得6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。这篇文章还没有估算氖、氩等稀有气体，更没有考虑氦4的量。太阳风里虽然有氦3，但氦4的量绝对远远高于氦3，也就是加热月球土壤获得的气体里，氦3只占很少很少的一点点，连万分之一都不到。这些气体不仅要在月球上都收集起来，还要把氦3提取出来，尤其是氦3和氦4长得非常像，想在月球上把它们分开，那难度不是一般人能够想象的。就算在地球上操作，都不是一件简单的事情。打个不太恰当的比方，都说师大出美女，可是如果把师大所有的女孩都集中起来，穿上统一的运动服或军训服，然后拍一张集体照，让你在这张集体照里一下找出所有美女，难度有多大？

接着说，就算能够得到氦3，怎么运回来，又是一个很大的难题。在月球上把气体压缩起来，得需要高压气罐。这些高压气罐，运回地球怎样穿过大气层而不被烧毁，也是值得考虑的。就算能成功，到地球上，怎么用还是个难题。目前，全世界没有任何一个国家可以实现核聚变持续发电，中国做得比较好，也不过能发电一两分钟而已，连十分钟持续发电都很难做到，更不用说发电一年了。所以氦3这个资源，是个美好的未来，绝不是眼下需要抢夺的资源。

有人说可以去月球采矿啊！其实月球采矿不是不可能，至少比利用氦3现实多了。月球上的硅、铁、钛、铝等元素，都可以提炼出来造月球科研站。但最迫切的，应该还是用月球土壤造房子，月球上宇宙辐射太强了，必须给科研站造个厚厚的外壳才能保护地球人不受伤害。从地球上运输显然不划算，用月球土壤做最好了。但月球上可没有水泥，不像地球上盖房子那么轻松。其实月球上就算有水泥，也不行，第一缺水，不可能把宝贵的水用来和水泥，第二缺二氧化碳，没有二氧化碳水泥是无法像地球上一样坚固的。学过化学的朋友应该知道这个化学反应。

我们生活在地球上，只知道二氧化碳是温室气体，多了对环境有害，很少有人想过月球上二氧化碳会如此宝贵。所以月球上盖房子，比较理想的办法是靠高温把土壤烧化了再凝固成形，类似于烧砖或烧陶瓷，但难度更高。下一步嫦娥八号可能就会去月球练习这样的烧砖技术，不知道嫦娥八号能不能在月球上炼成三昧真火，为我们打造月宫做好准备。然后还需要用月球土壤生产氧气供给人类宇航员呼吸用，这也是嫦娥工程需要在载人登月前练成的技术。

当然，中国人最擅长的就是种菜了。有些农业科学家也想用月球土壤种种庄稼试试。其实，月球土壤从成分上来说，要想种菜，至少缺少碳氮硫磷几种元素，钾元素也不多，这些元素对植物来说可都是主量元素啊，没有这些元素，植物也就无法生长了。在地球上几乎遍地都是的这些元素，在月球上却是稀罕物。尤其是碳，在地球上，我们有氮肥、磷肥、钾肥，却从来没有想过还需要碳肥，在月球上就需要准备好碳肥，最好的碳肥就是二氧化碳气体。

三、中国月壤的可能用途

嫦娥五号运回的土壤，用来种菜、冶金和盖房子都是不太可能的，毕竟两公斤土壤数量实在不多，用来做这些事，一方面不够用，另一方面也实在有些浪费了。这两公斤土壤，除了储存一部分，展览一部分以外，其它的土壤，应该主要还是用来做更加精细的科学研究。比如分析月球土壤的成分、测定钻探样品的分层成分数据、测定月球土壤的年龄等等。还是那句话，国内有很多科研机构和大学都在等着这批样品出成果呢。当然，也有很多硕士、博士可能因为对这些样品的研究，而获得学位。

可以预料的是，我们一部分土壤可能也会赠送给国际合作伙伴，比如欧洲一些提供帮助的国家，也可能作为国礼赠送给某些友好国家。至于美国，自己家有那么多月壤，又专门立法禁止NASA跟中国的合作。所以，他们不太可能第一时间得到中国月壤了，着急也没有用，以后能不能给看美国总统的表现吧。虽然当年美国赠送中国1g月岩的国礼，我们可是第一时间就回赠礼品了，并不欠他们月壤。

有人会问，普通老百姓能不能购买一点月球土壤呢？目前已公布的信息来看，恐怕是不会让普通民众购买月壤了。大家最多能去博物馆里，隔着玻璃罩看看月球土壤长什么样了。不过，我们也可以给国家提个小意见，万一实现了呢？我的想法是，虽然月球土壤非常宝贵，但如果从两公斤月壤里拿出1克左右的样品出来设计成特殊礼品，供人们收藏，也是一个不错的爱国科普活动。

这1g土壤怎样处理呢？我的设想是，把土壤颗粒包裹到透明的树脂或玻璃里，制作成吊坠、珠宝等形式。只要材料足够透明，形状设计合理，我们就可以得到一个有放大效果的装饰品了，用肉眼可以看到中间的月球土壤颗粒。一个月壤颗粒可以做一个装饰品，1g月壤至少可以做几万个装饰品吧。回头嫦娥六号再运回月壤来，还可以制作更多这样的装饰品。如果我们有幸可以买到，送给爱人，就一句话“月亮代表我的心”！这个想法怎么样？很浪漫吧？

如果真能有这样的装饰品，你觉得得多少钱一个？你还有什么更高明的办法让普通百姓也可以买到月壤？欢迎大家在评论区，把你的想法告诉我们。

今天的介绍就到这里，别忘了评论、点赞、关注，谢谢大家！

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