IT之家 5 月 8 日消息，據(jù)南京大學(xué)新聞網(wǎng)消息，近日，南京大學(xué)鄒志剛院士、姚穎方教授團(tuán)隊與香港中文大學(xué)（深圳）、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作，詳細(xì)分析嫦娥五號月壤的元素組成和礦物結(jié)構(gòu)，從光伏電解、光催化和光熱催化三個方面對嫦娥五號月壤的人工光合成性能進(jìn)行了評估，并基于月壤人工光合成性能提出了可行的月球地外人工光合成策略，為實(shí)現(xiàn)“零能耗”的月球生命保障系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
嫦娥五號月壤是月球表面非常年輕的玄武巖，這種礦物中富含鐵、鈦等人工光合成中常用的催化劑成分。研究團(tuán)隊采用機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，對月壤材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次分析，明確嫦娥五號月壤中主要的晶體成分大約有 24 種，其中作為人工光合成的良催化劑有鈦鐵礦、氧化鈦、羥基磷灰石、以及多種鐵基化合物等 8 種。同時，月壤表面具有豐富的微孔和囊泡結(jié)構(gòu)，這種微納結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了月壤的催化性能。
▲ 圖自南京大學(xué)新聞網(wǎng)，下同
研究團(tuán)隊進(jìn)而采用月壤作為光伏電解水、光催化水分解、光催化 CO2 還原、以及光熱催化 CO2 加氫等反應(yīng)的催化材料，評估其性能。
研究表明，月壤在光伏電解水和光熱催化 CO2 加氫反應(yīng)中具有較高的性能和選擇性。
基于以上分析，研究團(tuán)隊針對月球環(huán)境，提出利用月壤實(shí)現(xiàn)地外人工光合成的可行策略與步驟。即利用月球夜間的極低溫度（-173°C），通過凝結(jié)將二氧化碳從人類呼吸空氣中直接分離。然后嫦娥五號月壤作為水分解的電催化劑和 CO2 加氫的光熱催化劑，將呼吸廢氣、月球表面開采的水資源等轉(zhuǎn)化為 O2、H2、CH4 和 CH3OH。這項工作為建立適應(yīng)月球極端環(huán)境的原位資源利用系統(tǒng)提供了潛在方案，并且只需要月球上的太陽能、水和月壤。基于該系統(tǒng)，人類或可實(shí)現(xiàn)“零能耗”的地外生命保障系統(tǒng)，真正支持月球探測、研究和旅行。
該工作的相關(guān)研究成果以“Extraterrestrial Photosynthesis by Chang’E-5 Lunar Soil”（利用嫦娥五號月壤實(shí)現(xiàn)地外光合成）為題，發(fā)表在國際權(quán)威期刊《焦耳》（Joule）上。
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