資源的不斷減少，加速探索外太空已經關係到人類的生存問題

03-03

導讀：在月球上發現有水的證據後，研究人員現在認為那裡的水比最初認為的更分散並且具有化學反應性（呈現強鹼性）。上周《自然》子刊發文，表明該發現可能影響未來的探月任務，但能讓我們能夠更好地檢測系外行星上的水。

最近，科學家發現月球上有大量的水，隱藏在地表之下。自從這些最初的研究結果發現以來，科羅拉多大學博爾德分校空間科學研究所的研究人員已經找到證據表明：這種水廣泛分散在整個月球上，並且在月球的白天和夜晚都存在。

然而，研究人員也注意到，水似乎主要以OH（一種具有高度化學反應性的羥基分子，而不是H2O）的形式存在，並且可能不容易使用。這些發現發表在上周的Nature Geoscience雜誌上。

圖：我們正在慢慢了解月球上發現的水。圖片來源：維基共享資源

這些發現可以讓研究人員更好地了解月球上水的來源，以及這些水是如何分布的。不僅如此，這些信息也可能成為我們未來月球衛星任務的重要依據。

此外，隨著越來越多的機構和公司探索月球並建立月球基地的可能性，這種水有可能被用作飲用水，甚至通過裂解產生氫氣和氧氣而變成火箭燃料。

這些發現與科學家之前對月球上水的認識截然相反。以前，研究人員認為水主要在月球的兩極形成。此外，他們觀察到的水信號似乎隨著月亮的晝夜變化而改變，這使得他們最初得出的結論是月球上的水在移動。然而，由於支持這項研究的遠程紅外感測儀器的信號的具有一定不確定性，關於水的位置和表現還存在一些爭議。

這一發現除了有望擴大人類知識和的生存能力，以及擴大使用月球作為資源的能力之外，還可以讓科學家更好地理解宇宙中其它岩石天體中的水是如何存在的。當人類尋找系外行星時，可能很難具體觀察它們表面的狀況。而遙感儀器和用於本研究的新分析技術可以改善遠處的觀測結果。

關於在太空旅行中如何回收水和空氣的十個問答：上

1、在太空中向宇航員提供空氣和水的挑戰是什麼?

在數量和成本方面，在國際空間站（ISS）儲存長期使用的氧氣或水是不切實際的。太空里沒有雜貨店，科學家和工程師們已經開發出創新解決方案來滿足宇航員對生活的基本要求。人體三分之二是水。據估計，幾乎每天都有近1027個水分子流過我們的身體。因此，人類每天必須消耗足量的水以及氧氣和食物以維持生命。沒有水，一般人大約只能存活三天。沒有空氣，三分鐘內可能會發生永久性腦損傷。科學家們已經確定了在地球上每個人每天需要多少水、空氣和食物來維持生命。同樣，太空科學家們也知道在太空中維持生命需要多少量。

2、地球和太空中的產生氧氣/去除二氧化碳的過程是否一樣？

在地球上，人們通常認為植物在氧氣生產/二氧化碳去除過程中發揮的作用是理所當然的。在太空中，去除這些副產品並回收水和氧氣就得靠其它人工方法。太空中的回收意味著通過合併或分解其它過程的副產品來生產新的供應。美國宇航局的生命支持系統工程師將水和空氣的循環稱為「閉環」。人體新陳代謝的副產物包括二氧化碳（高濃度致死）和水蒸汽，如何將這些物質從航天器艙內氣氛（密封的環境）中去除將會是一個嚴峻的挑戰。

3、太空梭燃料電池如何促進水的生產?

在航天器上，燃料電池通過化學反應將氫氣和氧氣結合起來發電。與普通電池一樣，燃料電池使用化學反應來提供外部電壓，但與普通電池不同的是，燃料以氫氣和氧氣的形式連續供應電能。該反應的副產物（2H 2 + O 22H 2 O +電）是水，這可用於氧氣發生器系統以產生用於呼吸的氧氣分子。燃料電池可以比僅僅燃燒氫氣更安全有效地產生電能，併產生熱量來驅動發電機。當太空梭不能經常從其燃料電池提供水時，就成為國際空間站的限制因素。目前只有兩名宇航員，在俄羅斯進步號補給船中，其「卡車運輸」水箱是可以實現的。