1噸月壤有望製備至少51千克水！中國科學家團隊日前在《創新》（TheInnovation）期刊上發表了題為“月球鈦鐵礦與內源性氫反應產生大量水”的研究論文，介紹了使用月壤製水的全新方法，並提出具有可行性的月球水資源原位開采策略。研究人員認為，這一成果將為未來月球科研站與空間站的建設提供設計依據。

各國探月科學家為何都將水作為研究重點？月球尋水究竟難在哪裏？製水技術的突破將給未來的深空探測帶來什麼幫助？

（1）“滿屏氣泡”啟發月壤製水新方法

2024年8月22日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所非晶合金磁電功能特性研究團隊聯合中國科學院物理研究所、航天五院錢學森實驗室、鬆山湖材料實驗室和南京大學等科研團隊公布了一項研究成果，介紹了一種新的月壤製水方法。

說起來，這個發現還有些戲劇性，月壤製水的新方法是科學家在研究嫦娥五號月壤樣品時發現的。據中國科學院寧波材料技術與工程研究所的陳霄博士介紹，當時加熱月壤中的鈦鐵礦原本是想看到氦的釋放，結果沒有看到氦的釋放，卻看到了滿屏氣泡的生成。隨後，經過電子能量損失譜驗證，這些氣泡的成分正是水蒸氣。

鈦鐵礦是月壤中的常見礦物，它與斜長石、輝石、橄欖石等其他3種礦物占了月殼晶體物質的98%以上，這一特征也是判斷“月壤”或“月球隕石”真偽的重要依據。每份鈦鐵礦由1份鐵、1份鈦和3份氧組成，如果在高溫下遇到兩份氫，就會發生氧化還原反應，氧把鐵丟到一邊，轉而和氫結合成水，反應的最終產物是二氧化鈦、水與單質鐵。實驗中，月壤在1000℃的高溫下熔化，水以水蒸氣的形式釋放了出來，這就是研究人員意外看到的“滿屏氣泡”。

既然反應的關鍵是鈦鐵礦遇到氫，那麼月壤中的氫來自何方呢？科學家研究月壤鈦鐵礦的原子結構發現，與地球上的鈦鐵礦相比，月壤鈦鐵礦的原子間距明顯較大。計算模擬結果表明，月壤鈦鐵礦中存在納米微小孔道，可以吸附並儲存大量來自太陽風的氫原子。每個鈦鐵礦分子可以吸附4個氫原子，如此一來，有氧有氫，便有望成就月球上的“小水庫”。反觀地球上的鈦鐵礦，則不會嵌入這麼多氫，因為地球磁場和大氣的保護作用，太陽風根本到達不了地麵。