根据《焦耳》（Joule）杂志刊载的一项最新研究[1]，来自我国南京大学的科学家分析了嫦娥五号的月球土壤，结果有了一项重磅发现，月壤可以作为巨大的火箭燃料来源，未来的星辰大海就能从月球开始。那么，月壤中究竟有什么东西呢？

月球是迄今为止人类唯一涉足过的外星世界，而且到过的人凤毛麟角。半个世纪前，美国宇航局（NASA）的阿波罗载人登月飞船，先后6次成功登陆月球正面，12位宇航员踏上了月球表面。

阿波罗宇航员在月表上收集了不少的月壤和月岩，最终带回了381公斤的月球样品。1978年，美国送了一颗1克重的月岩给我们，当时我国科学家用了其中一半做研究，分析了月球物质的成分。

但0.5克的月岩用于研究还是太少了，想要深入了解月球成分，我们需要更多的月球样品。终于在2020年，我国发射的嫦娥五号无人探测器成功登陆月球，挖到了1.731公斤的月岩和月壤，并成功将它们带回地球。

目前，嫦娥五号的月球样品已经进行了4次分发，我国很多科研院校正在对月壤和月岩开展广泛而又深入的研究。通过研究发现，嫦娥五号带回的样品只有20亿年左右，这要比阿波罗样品年轻了至少十几亿年，表明月球的地质活动时期要比此前认为的更长很多。

除了研究月球的演化史之外，科学家还有非常重要的研究目标，那就是寻找月壤和月岩中蕴藏的资源。此前，我国科学家测定了嫦娥五号月球样品的各种元素含量，结果发现这与阿波罗月球样品的差异非常大。

嫦娥五号月球样品的重磅发现

根据这项新研究，南京大学的科学家发现，嫦娥五号月球样品中存在富含铁和钛的化合物，这可以被用作催化剂，并且在太阳光的作用下，就能把水转变成氧气，把二氧化碳转变成火箭燃料。这项发现具有非常重大的现实意义。

虽然月球离地球很近，都在太阳系的宜居带内，但两个星球的环境却是迥然不同。地球被大气层覆盖，地表有可供生物呼吸的氧气，还有大量的液态水，成百上千万个物种在地球上繁衍生息。

相比之下，月球显得非常贫瘠，月表遍布陨石坑和玄武岩月海，没有大气层，没有液态水，没有任何的生机，一片死寂。月壤中不存在有机养分，要想直接在月壤上种菜也是不可能的。

尽管月球上没有生机，而且也不能种菜，但月球上蕴藏的资源是非常有用的。未来，我国计划在月球上建造月球科研站，之后不但要实现载人登月，而且还要让人长期驻留在月球基地中。

为了让人类能够在月球上生存下去，就需要强大的月球生命保障系统，其中氧气和水是两大关键要素。先前的研究表明，嫦娥五号着陆地的月壤中含有水，每吨月壤的含水量为120克。另外，在太阳光照射不到的永久阴影区中，还有以冰形式存在的水。

除了从月球上提取水之外，宇航员呼出的水汽、二氧化碳也可以被收集起来。水、二氧化碳分子中都含有氧原子，如果能把其中的氧原子分离出来，就能得到宝贵的氧气。

这一次，我国的科学家发现月壤中存在富含铁和态的化合物，它们在太阳光的作用下，能够作为一种高效催化剂，把水电解成氧气、氢气。由此制得的氧气可供宇航员呼吸，同时氧气又能与氢气制成液氢-液氧火箭燃料。

此外，二氧化碳与电解水制得的氢气又能进一步反应，在月壤催化剂和太阳光的作用下，通过加氢反应，还能产生甲烷、甲醇这样的化合物，甲烷是制造火箭燃料的主要成分之一。

不需要额外的能量输入，只用月球上的资源和太阳光，就能获得氧气和燃料，研究人员将其称之为“外星光合作用”。不仅如此，这种过程也不需要从地球上运送资源过来。

由于地球强大的引力和大气层作用，从地球上发射火箭需要消耗巨大的燃料。而月球没有大气，并且月表重力只有地球上的六分之一，再加上还能在月球上大量制造火箭燃料，所以月球就能成为深空探测的跳板，让人类飞向更加遥远的太空。同时，开采到的月球资源也有望运回地球。

除了水和氧气之外，宇航员的生存还需要食物。尽管月壤无法直接用于种菜，但如果能够深入研究月壤成分，对其进行改良，未来也是有望实现种菜的。另一方面，我国科学家此前研制出了用二氧化碳人工合成淀粉、葡萄糖的方法，这也能用于解决月球上的食物问题。

月球上的资源不止于此，月表上富含多种矿物，其中一些是地球上非常罕见甚至没有的。在这些资源中，氦-3极为珍贵，因为它们是完美的可控核聚变燃料，它们在地球上十分罕见，但在月壤中大量存在，储量可达上百万吨。只需一二十吨的氦-3，就能满足我国一年的能量需求。目前，我国科学家正在探究从月壤中提取氦-3的方法。

无论是通过月壤催化剂、太阳光、水、二氧化碳来制造氧气和化学燃料，还是从月壤中开采氦-3这样的资源，谁先掌握这样的技术，谁就能在月球上抢占先机，我们不能再错过“大航天时代”了。

参考文献

[1] Yingfang Yao, Lu Wang, Xi Zhu, et al. Extraterrestrial photosynthesis by Chang’E-5 lunar soil, Joule, 2022, DOI: 10.1016/j.joule.2022.04.011.