全面了解月球，全力开采氦3，这是未来太空探索领域的重中之重
遐想之月
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这是月球轨道探测器在1966年拍摄到的月球和地球
无论是古代人类 ， 还是现代人类 ， 抬头都能看到月球 ， 在古代 ， 有很多关于月球的美丽传说 ， 几乎所有古文明都不约而同的 ， 对月球有很多遐想 ， 也有很多寄托 。 确实 ， 月球对我们来说太重要了 ， 如果没有月球 ， 地球上的生命将无法存活 ， 或者说压根就没有生命 。 一切都是刚刚好 ， 月球陪伴了我们数十亿年 ， 可是我们似乎对月球一点也不了解 。
直到现代科学和太空探索领域的兴起 ， 各国探测器都在月球着陆了 ， 甚至还有载人登月等任务携带了月球的样本回到地球……月球似乎不再是高高在上的充满遐想的艺术载体 ， 更是人类未来的梦想与期望 。 对于人类来说 ， 月球是独一无二的 ， 但是在太阳系中 ， 甚至在整个宇宙中 ， 月球只是一个普通到不能再普通的卫星 。
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DSCOVR卫星上的光学摄像头捕捉到的月球飞越地球的独特景象
科学之月随着太空领域技术的不断进步 ， 人类不满足于地球摇篮的优越环境 ， 我们想要挑战更多不可能 ， 比如在月球长期定居 ， 开采未来能源等等 。 过去的经验告诉我们 ， 地球和月球还是很相似的 ， 只不过月球没有全球磁场 ， 进而没有大气等等气候条件 ， 不适合生命久居 。 但是月球毕竟也是一颗岩石星球 ， 我们通过适当的保护手段就可以在月球永居 ， 不过在这之前 ， 我们还是要全面了解一下月球 。
月球起源争论
首先我们要了解的就是月球的起源 ， 过去关于月球起源最著名的理论被称为撞击理论 。 该理论内容是在太阳系形成大约1.5亿年后 ， 一个名为Theia的大约火星大小的行星与地球相撞 。 撞击地球之后产生了很多碎片 ， 之后的数亿年之间 ， 碎片凝结成了月球 。
【全面了解月球，全力开采氦3，这是未来太空探索领域的重中之重】
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月球起源示意图
不过现在 ， 一项新的研究与撞击理论有了矛盾 。 科隆大学地质与矿物学研究所的科学家进行的新研究表明 ， 月球比撞击理论的时间线更早 。 他们使用了极其精确的电感耦合等离子体质谱法 ， 对阿波罗登月样品的化学分析 ， 结果表明月球是在太阳系形成之后的5000万年而不是1.5亿年形成的 。 所以到目前 ， 月球是如何起源的 ， 科学界还没有定论 。
月球地貌及浅层情况
早期的天文学家观察月球的时候可以看到暗点 ， 也就是我们说的陨石坑 ， 所以在一开始 ， 天文学家观察月球的时候就知道月球是有土地的 。 亚里士多德的观点是当时公认的理论 ， 他说月球是一个完美的球体 ， 而地球是宇宙的中心 。 当伽利略用望远镜观察月球时 ， 他看到了崎岖不平的山脉 ， 还有密密麻麻的陨石坑 ， 他还看到了山脉如何投射太阳阴影等等 。 伽利略还利用投射的阴影 ， 计算出了月球山峰的高度 。 最终伽利略得出的结论是 ， 月亮与地球很像 ， 因为它有山脉 ， 山谷和平原 。
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阿波罗17号宇航员HarrisonSchmitt在大型巨石阴影下收集了月球细尘样本 ， 巨石阴影地保护了月球细尘免受太阳风活动轰击的影响
那么月球表面到底有什么呢？现在我们在看月球的时候 ， 首先看到的就是陨石坑 。 月亮上满是陨石坑 ， 陨石坑是在流星撞击其表面时形成的 。 它们可能有中心峰和梯田状壁 ， 并且撞击（弹出）产生的物质可能会从陨石坑中抛出 ， 形成一种更密集的间接陨石坑 。 除此之外 ， 就是伽利略观察到的山脉 ， 山峰还有一望无际的平原等等 。
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玉兔二号团队使用高频探地雷达将无线电信号发送到月球深处 ， 500MHz的高频信道到达了月球地下40米的深度 ， 这些数据使研究人员能够开发出地层的近似图像 。 之后研究人员将雷达图像与断层图像数据的地下定量分析相结合 。 他们得出的结论是 ， 月球浅层地下基本上是由高度多孔的颗粒材料制成的 ， 其中嵌入了不同大小的巨石
月球表面有土丘 ， 高地 ， 山峰 ， 火山口 ， 陨石坑等地貌结构 ， 这些陨石坑伴随着的撞击过程在塑造月球地貌中起了重要作用 。 由于月球没有实质性的大气层 ， 具有40亿年历史的地壳保留了撞击的历史 ， 因此 ， 月球的陨石坑还可以提供有关地球和月球历史的线索 。 另外 ， 研究月球的地壳及其大气层揭示了有关月球起源的秘密 ， 也揭示了未来的月球能源 。 科学家需要这些信息来计划未来的登月任务 ， 并考虑在月球居住的可行性 ， 这就是我们为什么要研究月球 。
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阿波罗15号宇航员JamesIrwin拍摄的月球表面照片 ， 这是在月球一个名为SwannRange山脉拍摄到的
既然月球拥有高山盆地 ， 还有那么多的陨石坑 ， 那么月球也一定拥有土壤喽？其实月球是没有真正的土壤的 ， 因为月球的细尘里面没有任何生物的 。 当年阿波罗宇航员携带了月球细尘返回地球 ， 经过实验发现 ， 这些细尘其实是玄武岩和非正长岩辐射崩解的结果 ， 是由多年来持续的太阳及星际带电粒子的轰击造成的 。 在持续的轰击过程中 ， 月球细尘颗粒的尺寸也越来越小 。
如此看来 ， 月球虽然也是一颗岩石星球 ， 可是和地球是完全不一样的 ， 月球没有土壤 ， 只有细尘 。 由于月球没有大气 ， 所以斑痕累累 ， 因为没有气候活动帮助月球抚平伤痕 。 刚才我们一起观察了月球细尘 ， 月球陨石坑等月球表面的地貌结构 ， 接下来我们一起来看看月球的深层地质结构 。
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这些是阿波罗11号任务收集到的月球样品 ， 编号S69-54827 。 在光学显微镜下我们可以看到各种不规则形状的凝集物细尘 ， 其玻璃化表面覆盖有小的细尘碎片
深入其中 ， 月球地壳与月磁问题
月球地壳由多种主要元素组成 ， 包括铀 ， 钾 ， 氧 ， 硅 ， 镁 ， 铁 ， 钛 ， 钙 ， 铝和氢 。 月球表面在受到宇宙射线的轰击时 ， 每个元素都会以伽马射线的形式反弹回太空 。 某些元素（例如铀钾）具有放射性 ， 会自行发出伽马射线 。 另外 ， 每个元素反射的伽马射线都互不相同 ， 就好像我们的指纹一样 ， 他们会各自产生唯一的光谱特征 。 所以天文学家就是利用这种光谱特征配合测地雷达来监测月球内部结构元素的组成 。
了解了月球地壳 ， 天文学家们将继续深入研究月球地质 ， 这其中就涉及到了月球磁场 。 通过月球轨道卫星绘制月球地磁场的全球位置 ， 强度和方向 ， 天文学家可以了解有关月球磁场与表面硒学之间关系的更多信息 。 科学家们认为某些月球表面特征可能具有磁性 ， 和火星一样 ， 月球的浅层结构可能拥有磁性 ， 但是内部的全球磁场已经完全消失了 。
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月球全球磁场地图 ， 艾特肯盆地（左下）和月球的相对半球（右上）磁场图
这些零星的磁场区域与地球相比 ， 强度小很多 。 分析月球磁场强度的数据还可以提供有关月球核的大小和月核电导率的信息 ， 这些数据将有助于科学家更好地了解月球的起源 。 可以举一个例子 ， 如果月球核心包含的磁性元素（例如铁）比地球多 ， 那么撞击理论将失去可信度 。
能源之月说起月球 ， 我们想到的月球最有价值的能源就是氦3了 。 由于月球的表面不受大气层的保护 ， 因此月球一直暴露在太阳风粒子中 ， 太阳风粒子活动会携带氢原子核和氦粒子持续轰击月球表面 。 氦的一种自然变体是促进核聚变反应的理想材料 ， 当科学家对聚变有了更透彻的理解并可以实际执行这种反应时 ， 月球上的氦3将成为无价资源 ， 另外 ， 月球也是迄今为止天文学家发现的太阳系中氦3的最佳来源地 。
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现在所有核电厂都利用核裂变产生能量 ， 核裂变反应堆涉及铀核分裂 ， 这个过程会释放能量 ， 还会产生放射性核废料等等 ， 非常不安全 。 40多年来 ， 科学家一直致力于通过核聚变创造核能而不是核裂变 。 在当前的核聚变反应堆中 ， 氢同位素和氘被用作燃料 ， 当它们的原子核融合以产生氦和中子时 ， 原子能会被释放 。 核聚变有效地利用了为太阳和其他恒星提供能源的同一类型能源 ， 并且这个过程不会产生核废料 。
但是 ， 由氢同位素和氘为燃料的核聚变反应堆过程会导致大量能量损失 ， 并且极难控制 。 想要应用的一种可能是在聚变反应堆中使用氦3和氘作为燃料 ， 当氦3和氘融合时 ， 所涉及的核反应会产生正常的氦和质子 ， 从而浪费更少的能量并且更易于控制 。 因此 ， 使用氦3的核聚变反应堆可以提供一种高效的核能形式 ， 几乎没有浪费 ， 也没有辐射 。
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未来之月月球不仅诗情画意 ， 充满了寄托与美好的愿望 ， 在未来更拥有无限的科学价值 ， 各国研究月球 ， 了解月球是为了了解距离我们最近的天体的起源 ， 进而了解地球的起源 。 为未来着想 ， 月球上拥有核聚变的理想能源 ， 所以月球无论是科学价值还是未来的能源价值都不可估量 。 现在各国正在制定相关的登月计划或者开采计划 ， 因为大家都知道核聚变能源 ， 甚至是小型核聚变的大规模商用对全人类来说意味着什么……
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