科學家研究在月球表層提取氧氣，如果成功每立方公尺礦物質夠一個人呼吸兩年

隨著太空探索的進步，我們最近看到大量時間和金錢被投入到能夠有效利用太空資源的技術上。而在這些努力的前沿，尋找在月球上生產氧氣的最佳方式始終重要的研究關鍵。

今年10月份，根據Artemis重返月球計劃，NASA與澳洲太空局簽署了一項協議，將後者製造的一輛月球車送上月球，目標是收集月球岩石，最終研究為月球提供可呼吸的氧氣。

雖然月球有大氣層，但它非常稀薄，主要由氫、氖和氬組成，這不是那種可以維持人類等哺乳動物依賴氧氣生存的氣體混合物。但月球實際上有充足的氧氣，只是它不是氣態的。相反，這些氧氣被困在覆蓋月球表面的岩石和微塵層裡。

科學家認為，如果我們能從中提取氧氣，這足以維持月球上生活的人類生存嗎？

氧可以在我們周圍地下的許多礦物中找到，而月球大部分的成分都是由在地球上能找到的岩石組成的。矽、鋁、鐵鎂氧化物等礦物質幫助塑造了月球的景觀。所有這些礦物質都含有氧氣，但不是以人類可以直接呼吸的形式存在。

在月球上，這些礦物以幾種不同的形式存在，包括堅硬的岩石、塵埃、礫石和覆蓋在月球表面的石頭。這種物質是幾千年來隕石撞擊月球表面形成的結果。

有些人把月球表層稱為「月球土壤」，但許多土壤學家對此有異議。

他們認為，土壤是一種非常神奇的東西，只有在地球上才有。它是大量生物在土壤的母物質（風化層，源自堅硬的岩石)中繁衍生息了數百萬年而形成的。

其結果是形成了原始岩石中沒有的礦物基質。地球土壤具有顯著的物理、化學和生物特性。同時，月球表面的物質基本上是原始原狀的風化層。月球的表層由大約45%的氧氣組成，但氧氣與上面提到的礦物質緊密結合在一起。

如果你瞭解電解，你可能會對這個過程很熟悉。在地球上，這種工藝通常用於製造，比如生產鋁。電流通過電極流過液態氧化鋁（通常稱為氧化鋁），將鋁從氧中分離出來。

在這種情況下，氧氣是作為副產品出現的。只是而在月球上，情況將倒轉過來：氧氣將是主要產品，提取的鋁（或其他金屬）將是潛在有用的副產品。

這是個相當簡單的過程，但有一個問題：它非常耗能。為了維持可持續發展，需要得到太陽能或月球上其他可用能源的支援。

此外，從月球表層中提取氧氣也需要大量的工業設備。我們需要首先將固體金屬氧化物轉化為液體，或是透過加熱，或是透過加熱與溶劑或電解質相結合的方法。我們在地球上擁有這樣的技術，但將這類設備搬到月球上並產生足夠的能源來運行它，將是一個巨大的挑戰。

那麼，當我們真的成功完成上述準備工作時，月球實際上能提供多少氧氣呢？事實證明，數量非常大。平均每立方公尺月球表層含有1.4噸礦物質，其中包括約630公斤氧氣。NASA表示，人類每天需要呼吸大約800克氧氣才能維持生存。因此，630千克的氧氣可以維持一個人大約兩年的生命。

假設月球風化層的平均深度約為10公尺，且我們可以從中提取所有氧氣，這意味著月球表面就將提供足夠的氧氣，供養地球上所有80億人大約10萬年。