对于人类来说，这是一个相当荒凉的地方。 一切都干燥、尘土飞扬，没有空气可供我们呼吸。 但有大量的氧气：月球风化层——月球表面易碎的泥土和碎石顶层——就充满了氧气。 现在科学家们已经找到了如何将其取出来的方法。
该过程也不会产生废物。 一方面，你可以获得大量氧气。 另一方面，是一堆与之绑定的金属合金。 这两者对于未来的任何月球基地或殖民地都非常有用。
谢谢风化层从之前的月球任务返回的样本中，我们知道那里的氧气确实非常丰富。 风化层中 40% 至 45% 的重量是氧——迄今为止按重量计含量最丰富的成分。
只有一个大问题。
“这种氧气是一种极其宝贵的资源，但它以矿物或玻璃形式的氧化物的形式化学结合在材料中，因此无法立即使用，”化学家贝丝·洛马克斯说来自苏格兰格拉斯哥大学。
提取氧气之前（左）和之后（右）的月球尘埃。 （贝丝·洛马克斯/格拉斯哥大学）
这些样本非常有价值，无法直接进行实验，但拥有它们意味着我们可以使用陆地材料精确地重建它们的一致性。 这种“假”月球污垢被称为月球风化层模拟物，洛马克斯和她的团队将其用于他们的研究。
此前曾尝试从月球风化层中提取氧气，例如利用氢气化学还原氧化铁来生产水，然后电解以将水中的氢气与氧气分离； 或用甲烷代替氢气的类似过程。
但这些技术要么产量低，要么过于复杂，要么温度太高，需要极高的温度，以至于风化层实际上会融化。
洛马克斯和同事跳过了化学还原步骤，直接电解粉状风化层。
“加工是使用一种称为熔盐电解的方法进行的。这是对固体月球风化层模拟物进行直接粉末对粉末加工的第一个例子，它几乎可以提取所有的氧气。”洛马克斯解释说。
“月球氧气提取的替代方法的产量明显较低，或者需要在超过 1,600 摄氏度（2,900 F）的极端温度下熔化风化层。”
首先，将风化层放入衬有网状的篮子中。 添加氯化钙（电解质），并将混合物加热至 950 摄氏度左右，该温度不会熔化材料。 然后，施加电流。 这会提取氧气，并将盐迁移到阳极，在那里可以轻松去除盐。
（Lomax 等人，行星与空间科学，2019）
大约需要 50 小时才能提取出风化层样本中结合的 96% 的氧气，但在前 15 小时内就提取了 75% 的氧气。 样品中大约三分之一的总氧在废气中被检测到，其余的都损失了，但这仍然比以前技术的产量有了巨大的提高。
此外，留下的金属是可用的——这是月球风化层氧气提取技术首次产生这种结果。
“这是固态粉末到粉末风化层模拟加工的首次成功演示，可生产金属合金产品，”研究人员在论文中写道。
“此外，各种合金相的清晰分离以及其他金属成分的明显消耗，为金属/合金分离和精炼带来了令人兴奋的潜力。未受益的月球风化层。”
副产品中含有三种主要合金组，有时还混有少量其他金属：铁-铝、铁-硅和钙-硅-铝。
这一发现意味着即使事实证明可以从水中提取氧气，该技术仍然具有价值。月球上疑似水冰储量。
“这个过程将使月球定居者获得氧气作为燃料和生命支持，以及用于现场制造的各种金属合金，”欧空局月球战略官员詹姆斯·卡彭特说。
该研究发表于行星与空间科学。
