2020年12月17日,嫦娥五號(hào)探測器的返回器順利著陸在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域,隨之一同帶回的還有1731克珍貴的月球樣品。對(duì)月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物(斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石)的分析結(jié)果證實(shí),月球最“年輕”的玄武巖年齡約為20億歲。玄武巖是熔巖冷卻形成的,也就是說,月球在20億年前仍存在熔巖活動(dòng)。
從地球看去,月球中部有大塊的深色區(qū)域,被稱為“月?!?。月海之所以呈深色,是因?yàn)榛鹕絿姲l(fā)并堆積了深色玄武巖。風(fēng)暴洋是最大的月海,總面積約400萬平方千米,因?yàn)閷?shí)在太大,風(fēng)暴洋也是唯一以“洋”命名的月海。不久前,就在風(fēng)暴洋的馬利厄斯丘陵,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一處位于月表下方的巨大熔巖管道,長度約2千米,寬超過500米。目前發(fā)現(xiàn)的最大的月球熔巖管道長度超過50千米,容納一座大型城市綽綽有余。
熔巖管道是由高溫巖漿噴發(fā)到地表后,隨著玄武質(zhì)巖漿在表面流動(dòng)冷卻的過程中形成的。
在這個(gè)過程中,外層熔巖形成了一層堅(jiān)固、絕熱的固態(tài)外殼,使得內(nèi)部巖漿可以保持高溫流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)巖漿源頭不再噴發(fā),流動(dòng)的巖漿還會(huì)繼續(xù)向前流動(dòng)一段距離,其后方就形成了中空的熔巖管道。
韓國濟(jì)州島在20萬~30萬年前曾經(jīng)發(fā)生火山爆發(fā),由此形成的多個(gè)熔巖管道構(gòu)成了全世界已知最大的熔巖管洞穴——被稱為“萬丈窟”,其長度達(dá)數(shù)十千米,高和寬達(dá)十余米。無獨(dú)有偶,科學(xué)家在夏威夷和冰島等地也發(fā)現(xiàn)了類似的熔巖管道。月球和火星上也被證實(shí)存在熔巖管道,只不過月球的重力僅為地球的1/6,因此月球上的熔巖管道比地球熔巖管道的內(nèi)部空間更寬敞。
月球表面的條件是極端的。月球的自轉(zhuǎn)周期為28天,這意味著在大多數(shù)地區(qū),有兩周的連續(xù)日照,接著是連續(xù)兩周的黑暗。由于月球沒有大氣層來吸收和均攤來自太陽的熱量,月球白天的最高溫度可達(dá)130℃,而夜間最低溫僅為-247℃。這還只是極端溫度帶來的考驗(yàn),更別說月球表面的強(qiáng)烈輻射和時(shí)不時(shí)會(huì)撞擊月球的小行星……
因此,相比在月球表面修建月球基地,月球熔巖管道反而是更理想的月球基地選址。
恒溫層得益于月壤極低的導(dǎo)熱系數(shù),月壤下方約1米深處存在一個(gè)恒溫層,在月球赤道區(qū)域,這個(gè)恒溫層的溫度高達(dá)–20℃,這已經(jīng)是人類在月球上能夠克服的溫度。月球熔巖管道剛好處于恒溫層中。
防宇宙射線照射月壤可有效阻擋太陽射線,而熔巖管道內(nèi)厚實(shí)的月壤和巖層可減弱外來宇宙射線的強(qiáng)度,為航天員提供相對(duì)安全的環(huán)境。
防止隕石或微隕石撞擊熔巖管道頂部的月壤與月巖提供有效保護(hù),使熔巖管道內(nèi)部免受隕石撞擊,為宇航員和探測器提供安全保障。
可能保存有水冰熔巖管道內(nèi)部環(huán)境類似月球永久陰影區(qū),可能儲(chǔ)存有水冰等揮發(fā)分,為未來資源利用提供潛在價(jià)值。
巨大的可利用地下空間月面熔巖管道形成的洞穴具有巨大空間,深度達(dá)數(shù)十米,寬度幾十米到幾百米,長度可達(dá)數(shù)百米到幾百千米,為未來建設(shè)基地或城市提供廣闊可能性。
隨著人類深空探索活動(dòng)越來越頻繁,建設(shè)月球基地成為未來人類進(jìn)行太空探索時(shí)的主要課題。全世界多個(gè)國家都公布了各自修建月球永久基地的時(shí)間表。月球熔巖管道無疑是非常具有吸引力的月球基地選址,但還有大量驗(yàn)證工作需要完成,其中最重要的就是驗(yàn)證月球熔巖管道的密封性。如果我們要在其中修建月球基地,那么最好能把它改造成完全氣密的內(nèi)部空間。畢竟,人造空氣在月球可是稀缺資源。