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2023/05/18 | |||||
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嫦娥五号月壤样品中发现天然玻璃纤维 |
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建月球基地的玻璃或可就地取材
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嫦娥五号月壤椭球状、哑铃状、中球状等旋转特征的玻璃珠。 
声音 这些天然的玻璃纤维证明,月壤具有良好的玻璃形成能力和优异的加工成型特性,肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生产玻璃建材的可行性,将为未来月球基地建设提供重要支撑。 据央视新闻、封面新闻、《科技日报》 日前,中国科学院物理研究所和北京凝聚态物理国家研究中心的研究报告在线发表于National Science Review《国家科学评论》。研究人员通过对嫦娥五号带回的月壤进行分析后发现,月壤中包含玻璃物质,这些于碰撞中产生的玻璃纤维,未来或许会成为建设月球基地的材料。 形态 跟琥珀一样古老的月球玻璃 通过综合分析月壤中玻璃/非晶物质的形态、成分、微观结构和形成机制,研究团队发现了多种类型、不同起源的月球玻璃物质,构建了月壤玻璃/非晶相的分类目录,并从玻璃形成的角度揭示了采样点月球表面的空间环境特征及其对月表物质的改造作用。 许多月球玻璃能稳定存在亿万年,不仅可以像地球上的琥珀一样保存古老的月球物质,还记录着其形成时的环境信息,就像一帧帧的摄影快照一样,记录着月球亿万年间的重要历史演化信息,是探索月球奥秘的重要材料。 嫦娥五号实现了我国首次地外天体采样,成功采集回了迄今为止最高纬度、最为年轻的月壤样品,为揭示月球起源与演化、认识月球表面和空间环境、促进月球资源原位利用等提供了绝佳机遇,也为地外玻璃物质研究提供了宝贵样本。 成因 月球频被撞击产生玻璃物质 近期,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心汪卫华院士带领的非晶团队从玻璃这一独特视角出发,对嫦娥五号月壤样品开展了系统的物质科学研究。有趣的是,科研人员发现了多种类型、不同起源的月球玻璃物质。研究团队发现月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。 月球表面频繁遭受的陨石及微陨石撞击导致的矿物熔化和快速冷却,产生了各种形态的玻璃物质,包括旋转形状的玻璃珠(球状、椭球状、哑铃状等)、气孔构造的胶结质、流体形态的溅射物等。这些撞击起源的玻璃物质记录了月球表面从数千米到纳米的多尺度撞击事件,相关凝固玻璃的形态取决于撞击温度主导的玻璃形成液体的粘度,由此可反演陨石的撞击强度。 设想 就地取材,在月球生产玻璃 值得注意的是,嫦娥五号月壤中的玻璃物质具有一些和阿波罗月壤显著不同的特征。研究团队在嫦娥五号月壤中首次报道了天然存在的玻璃纤维。这些具有超高长径比的玻璃纤维形成于撞击过程中黏稠液体的热塑成型,就像是实验室中通过热拉拔的方法制造非晶丝一样。 和低长径比的玻璃珠相比,形成玻璃纤维的液体粘度更高,意味着对应的撞击温度和撞击速率更低,反映了月球表面较为温和的微撞击事件。 “这些天然的玻璃纤维证明,月壤具有良好的玻璃形成能力和优异的加工成型特性,肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生产玻璃建材的可行性,将为未来月球基地建设提供重要支撑。”中科院物理所副研究员沈来权说道。
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