月球表层里的氧，足够全球80亿人呼吸10万年图片来源：NASA/喷气推进实验室

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图片来源：NASA/喷气推进实验室（JPL）
随着太空探索的不断进步，大量的时间和金钱在最近正投入到可有效利用太空资源的技术上。而在这些技术研发的最前沿，则是专注于寻求在月球上生产氧气的最佳方式。
【月球表层里的氧，足够全球80亿人呼吸10万年】2021年10月，澳大利亚航天局（AustralianSpaceAgency）和美国航空航天局（NASA）签署了一项协议，即在阿尔忒弥斯（Artemis）计划中送一辆澳大利亚制造的漫游车登上月球。这辆月球漫游车的目的是收集月球岩石，借助这些特殊的岩石，最终在月球上产出可供呼吸的氧气。
月球虽说是有大气层的，但它非常稀薄，主要由氢气、氖气和氩气组成，对于人类这种依赖氧气维持生命的哺乳动物来说，月球大气并不是“合格”的气体混合物。
实际上，月球拥有充足的氧气，只不过它不是以气体的形式存在，而是被封在了月壤（regolith ，又称“风化层”）中，即覆盖月球表面的岩石和细小的尘埃层之中。如果我们能够从月壤中将这些氧气提取出来，得到的量又是否足以支撑人类在月球上生活、工作呢？
藏在矿物质里的氧
在地球上，氧气也存在于很多的地下矿物质之中，而月球上的岩石其实和地球上的相差无几，只是含有稍多一些的流星物质。
硅、铝、铁和镁等元素的氧化物是月壤中的主要矿物，所有这些矿物质都含有氧，但并不是我们的肺可以吸入的形式。
在月球上，这些矿物以多种不同的形式存在，包括覆盖在月球表面的坚硬岩石、尘埃、砾石和石头。千年复千年，陨石不断撞击月球表面，产生了这些岩石和尘埃。
月球的这种表层岩石和尘埃等物质虽被称作“月壤” ，但与地球上的土壤仍存在本质上的区别。众所周知，土壤是一种非常神奇的东西，只出现在了地球上，它是由大量生物体用了数百万年在土壤母质（parentmaterial），即由硬质岩石发展而来的风化壳层之上协同创造的。
在最初的原始岩石中，并不存在如今的矿物质基岩。地球的土壤中充满了显着的物理、化学和生物特性；而相比之下，月球表面的物质基本上是原始的、未受影响的风化层。
一种反应物，两种生成物
月壤由大约45%的氧组成，但这些氧元素与上面提到的矿物质紧密结合在一起，为了破开它们之间牢固的纽带，我们需要投入能量。
如果你还记得高中学过的电解反应，或许会更容易理解科学家从月壤中提取氧的原理。在地球上，电解过程通常用于制造业，例如电解法生产金属铝：以氧化铝为溶质，让强大的直流电通过电极后，将铝单质与氧分离开来。

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分解前后的月壤模拟物。图片的左侧是一堆反应前的模拟月壤，图片的右侧则是它分离出氧气之后的样子。
图片来源：贝丝·洛马克斯（BethLomax）-格拉斯哥大学（UniversityofGlasgow）
在这种情况下，氧气是作为副产物产生的，而在月球上，氧气将成为主要的生成物，而提取的铝或其他金属单质则将是潜在有用的副产物。
欧洲航天局（EuropeanSpaceAgency ， ESA）位于荷兰的欧洲空间研究与技术中心（EuropeanSpaceResearchandTechnologyCentre ， ESTEC）材料和电气元件实验室（MaterialsandElectricalComponentsLaboratory）已经建立了一个月壤制氧厂原型，利用月壤模拟物进行实验制备氧气。