嫦娥五号带回的月壤。（中科院宁波材料所供图）

    本报讯（记者张凯凯 通讯员王军强）嫦娥五号带回地球的月球“土特产”，最近有了新的研究进展。昨天，记者从中科院宁波材料所获悉，通过对嫦娥五号月壤颗粒中的氦原子进行探测研究，科学家们发现，有大量氦-3气泡被捕获并保存在月壤中钛铁矿颗粒表面的玻璃层。这些氦-3或可通过机械破碎的方法在常温下提取，月球上原位开采氦-3资源将不再是梦。

    这项研究工作以“Taking advantage of glass: Capturing and retaining of the helium gas on the moon”为题发表在《Materials Futures（材料未来）》期刊，由中科院宁波材料所、航天五院钱学森实验室、中科院物理所、南京大学等组成的月壤物性研究及综合利用项目团队完成。此时，距中科院宁波材料所正式接收1.0013克月壤，仅过去了8个月时间。

    “氦-3作为氦的一种同位素，是一种清洁、安全、高效的可控核聚变燃料，被科学家称为‘完美能源’。”中科院宁波材料所相关负责人介绍，氦-3核聚变产生的能量是铀-235核裂变反应的12.5倍，100吨氦-3核聚变产生的能量即可供应全球使用一年，同时，氦-3核聚变过程无中子二次辐射危险。

    然而，记者了解到，人类获取氦-3的途径却少之又少。一方面，氦-3在地球上的储量仅有约0.5吨，远远无法满足现有需求；另一方面，尽管月球有丰富的氦-3储备，但此前的研究片面地认为，氦-3溶解在月壤颗粒中，受扩散速率限制，氦-3的提取需要700℃以上的高温，原位开采难度很大。

    来自月壤的全新研究成果，一举打破了人类对月球上氦-3富集机理的传统认知。中科院宁波材料所等联合团队观测发现，月壤中钛铁矿颗粒表面都存在一层非晶玻璃，在玻璃层中封存了大量直径5纳米至25纳米的氦气泡，且大部分气泡位于玻璃层与晶体的界面附近。

    “这一奇特现象，很有可能是太阳风‘一手造就’的。”科研人员告诉记者。

    钛铁矿中，原子整齐排布，就像整齐码放的石砾。太阳风将氦原子注入钛铁矿晶格，就像将沙子注入石砾的空隙，完成最初的氦元素“充电”。氦原子本该在空隙间“来去自如”，但在太阳风的冲刷下，钛铁矿表层原子无序堆积，形成了玻璃层。细小的“沙子”无法再通过“板结”的表面，最终只能以气泡的形式，停留在玻璃层中。

    既然是“气泡”，那么只要将玻璃壳打碎，氦-3自然就被释放出来。研究表明，通过机械破碎方法有望在常温下提取气泡形式储存的氦-3，而不需要加热至高温。同时，钛铁矿具有弱磁性，可以通过磁筛选将其与其他月壤颗粒分开。

    “至此，氦-3资源在月球上的原位开采，真正迈向了现实。”科研人员表示。

    据悉，根据月球上钛铁矿总量进行估算，以气泡形式储藏的氦-3总量高达26万吨，如果全部用于核聚变，可以满足全球2600年的能源需求。