为什么月球上氦3那么多,地球却很稀少?
氦-3是太阳内部核聚变反应的一种产物,它会随着太阳风,从太阳表层大气,大量逸散到宇宙空间当中,每时每刻都有大量的氦-3随着太阳风吹向宇宙深处。
有大气层的天体
当氦-3遇到具有大气层的行星时,会首先被这些行星的引力所捕获,并被加入到该行星的大气层当中。然而,因为氦-3的密度实在太低——氦气属于惰性元素,外层电子饱和,因此不会需要与另一个氦原子形成分子,所以一个氦原子就是一个氦气分子,相较于其他气体分子来说,氦气(氦-4都比氦-3密度高一些)的密度和氢气分子(H2)差不多,因此这两种气体都会因为密度梯度而上浮到大气层的顶层,这个层位是大气中气体逃逸的层位,一旦有太阳风吹拂,这些位置的气体就会逃离地球引力的束缚而逸散到外太空当中。
不要想象氢气和氦气能够均匀的混合到我们身边的气体之中,想想氢气球和氦气球的动作——我们日常见到的氦气球所使用的氦气是采自地下储藏的氦气资源。而相比氦气来说,氢气的制备要容易得多,通过电解水即可得到。在地球上氦气(主要是氦4)是一种稀有资源,更别说氦-3了。
没有大气层的天体
但是对于月球就不一样了,月球表面没有大气层,所有的气体分子,如果随太阳风落到月球上,要么继续逸散,要么就会被月壤所吸附,固定在这些岩石的隙缝里(这很类似我们用活性炭来净化空气)——岩石的原子与氦-3分子之间会存在着范德华力(分子之间的一种弱静电引力),从而使氦分子固定下来——当然这样的机理也适用于来自太阳风的其他分子(一般都是小质量气体分子)。
但实际上月球上的氦三总量也并不高,毕竟月球也不过只是借助了表面细腻的土壤来吸纳太阳风当中的氦-3,其丰度并不高。而实际开采时则很有可能会因为扰动而逃逸一部分。
相较于月球上那点点可怜的氦3储量,木星、土星等大型气态行星才是真正的氦3库,因为这些行星具有强大的引力场,能够确保氦气不会逃逸。
未来开采月球上的氦-3是有可能的,但前景并不一定乐观。如果人类掌握了氢核聚变的能力,那么可以利用地球海洋中的氘氚核聚变来生产氦3,这样才是长久之计和低成本之道。
目前全球的氦气资源已经渐显枯竭,氦气目前是一种不可再生的资源,是地球形成时的太初成分(极少量氦3可因锂被天然衰变产生的中子轰击产生),但这个情况会在人类掌握核聚变技术之后得到逆转。
氦-3的价值
氦-3的价值在于氦-3与氦-3的聚变反应不会产生中子,属于一种相当安全清洁的核聚变,因为一旦有中子释放,那么就可能使其他任何物质分子被“激活”变成放射性同位素,形成核废料污染(因为不少放射性同位素半衰期很长,会长期影响人类的生存环境)。此外,氦-3聚变的能效高于氘氚聚变(氦3的绑定能甚至低于氚),而且氦3本身是没有放射性的。
但是,氦-3的诸多聚合路径,诸如氘-氦3聚合,以及氦3-氦3聚合都有相当大的成本困境,如果成本不是问题,那么科学家实际上还可以将相同的成本投入到更优化的聚合方案当中,诸如质子-硼“无中子核融合”技术,这样完全可以摆脱对于地外资源氦3的依赖。
上图:质子(氢核)+硼-11生成碳-12,然后再分裂为三个氦核,释放出能量,这个反应可能比氦3聚合更好(至少不用担心储量问题)。
答:主要是由于地球大气层和磁场,阻碍了太阳辐射中的氦-3原子到达地球。
氦-3是最理想的核聚变清洁能源,不仅释放能量很高,而且聚变过程没有中子放出(3He+3He→4He+2(1H),ΔE=12.860MeV),一旦人类商用可控核聚变实现,那么氦-3将是人类最重要的能源之一。
整个地球上的氦-3元素,基本都是由氚核(超重氢)通过β衰变得到,氚的丰度本来就稀少,所以地球上的氦-3元素更是少得可怜,提纯成本非常高,地球上能被人类利用的氦-3总量只有半吨左右。
但是月球上的氦-3就非常丰富,据估计,整个月球能被开采的氦-3元素,高达70多万吨,如果全部用于核聚变反应,可为人类提供数千年的能源供给。
在太阳内部,进行着氢元素向氦元素聚变的过程,其中有一步反应,是一个氕核与氘核聚变,结合为氦-3:
2D+1H→3He+γ,ΔE=5.494MeV;
这一反应主要在恒星很小的一个核心区域进行,大部分氦-3会继续聚变为稳定的氦-4,只有极少一部分氦-3元素,会脱离反应区,然后到达太阳表面,经太阳风吹拂向四周。
月球没有磁场和大气,太阳风中的氦-3元素会直达月面,并均匀分布在月球土壤之中;但是地球厚厚的大气层以及地磁场,把氦-3元素阻挡在外,根本无法到达地面,这就是地球上氦-3元素稀少,而月球上很多的原因。
好啦!我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!
氦-3是一种清洁的核聚变材料,为什么地球上这么少,而月球上这么多?
尽管氦-3是那种传说中的核聚材料,但地球上却极为稀少,甚至翻遍整个地球也只能提纯半吨,这要比世上绝大部分物质都稀有!但月球却相对比较丰富,当然并非只有月球上有,在水星上也有!只要是没有大气层的天体都会有,但距离太阳越近其沉淀浓度将更高一些!
在太阳系的岩石质天体中,也只有和月球差不多的水星沉淀有大量的氦三!这完全得益于它们几近于无的大气层,甚至可以用高度真空来形容!这使得太阳风可以长驱直入......对了,月球和水星的氦三都来自于太阳!
在太阳1/4半径的核心区域,核聚变就在此处发生,当然包括氕核与氘核聚变,两者结合为氦-3!并且氦-3会继续聚变成更稳定的氦-4,但会有部分氦-3会随着对流逐渐向太阳表面上升,最终随着剧烈的太阳活动的太阳风被洒向宇宙空间,太阳对于各大行星并没有厚此薄彼,但行星的磁场和大气层阻挡了氦-3落向行星表面!
您也许会认为仅仅依靠这太阳风送出来的氦三而且还均匀分布在环太阳这个天球上的每一寸空间,月球分配到的也太少了吧......其实也不多,月球的氦三可开采量也就七十万吨左右,只不过足够地球用上数千年而已!
那么地球上的氦三是哪里来的?不是被大气层和磁场给阻挡了吗?地球上的氦三基本都是由氚核(超重氢)通过β衰变得到,但地球上的氚本来就很少,你可以想象一下氦三是有多珍贵!但您不要以为从月球上搬来氦三就可以了....还早呢,我们人类的核聚变路线图,还在八字才刚开始写撇的时候!
我们正在第一代门外徘徊,不知道何时才能走到第三代!氦三是个天大的饼,但只是画在天上,我们看得到却吃不到.......
月球土壤混合有机肥料能不能种瓜果蔬菜?
你这个问题问的很有意思,但是缺乏基本的逻辑和常识。
第一、如果你了解无土栽培和基质栽培就不会想到,土壤添加有机肥料的事情了。
无土栽培是以草炭或森林腐叶土、膨胀蛭石等轻质材料做育苗基质固定植株,让植物根系直接接触营养液,采用机械化精量播种一次成苗的现代化育苗技术。
只要水肥供应充足、实时不需要有机质我们也可以实现作物高产栽培。
上图是本人亲自拍摄的以色列的无土栽培草莓,另外国内也有很多地方采用无土栽培模式。
第二 月球上限制作物生长的是月球的空气条件。
由于月球质量小,产生不了足够的引力,不能将气体分子大量吸附在月球的表面,所以月球上并没有大气层。
没有大气层,意味着没有足够的氧气和二氧化碳等供应植物生长的气体平衡。
如果你实现了人工气候室,这个问题就解决了,就就有了栽培的第一步。
第三,月球表面温度变化剧烈,
由于月球上没有大气,再加上月面物质的热容量和导热率又很低,因而月球表面昼夜的温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方温度高达127摄氏度;夜晚,温度可降低到零下183摄氏度。
你如果解决了这个保温条件,也许你就具有了栽培的第二步。
整体上讲,限制月球栽培的条件不是土壤,而是空气和温度。你的问题和思路错误
耐不住负52度低温月球首次种子发芽冻死
中国月球探测器嫦娥四号,12号传回的照片显示,携带的棉花种子发芽,创下人类首度在月球成功种植出生物的记录。但实验也在同天宣告结束,才成功长出的小嫩芽,被放置在低温摄氏零下52度的电子罐中等死。
嫦娥四号携带了一个密封抗压控温生物电子罐,里面装有马铃薯、油菜、拟南芥、和棉花的种子,以及果蝇和酵母共六种生物,还有18毫升的水、土壤和空气,并有导管引入自然日光照射。3号登陆月球后,发电开机进行实验,数天后只有棉花种子发芽。12号按照预定关机,结束实验。13号迎来第一个月夜,温度降至摄氏零下170度,罐内的生物不可能存活。等到月夜过后,也就是地球的两个星期后,温度回升,这些生物将在密封罐内分解。
感谢邀请
月球土壤(lunar soil)是指月球上所特有的土壤,研究发现,月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。
月壤都是呈粉末状的岩石,且与地球的土壤成分有比较大的差别,没有有机物,而与沙漠里的沙子更类似。含有橄榄石、辉石、长石、钛铁矿、尖晶石等矿物,玻璃体含量相对较高。而且还含有氦的同位素3,是进行核聚变的材料,