月球的尘埃有毒月尘可伤人于无形,不慎吸入

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自美国阿波罗号在年结束登月任务后,人类就没有再次登陆过月球,但人类从未停止对月球的探索。比如我国的嫦娥四号探测器登陆了月球背面,算是半个世纪来人类探月的一个突破。不过前些日子出炉的一份探测报告显示:月球上暴露的辐射量是地球的~倍,若在月球表面停留2个月,宇航员受到的辐射相当于在空间站上待5个月。

由于美国计划在内重返月球并停留2周时间,太空辐射将是宇航员不得不面对的威胁之一。然而,登月还有一个比较重要的挑战(障碍),它就是月球尘埃,简称为“月尘(moondust)”。为什么说月尘是障碍呢?因为它会伤人于无形,同时也会损坏仪器。

美国阿波罗11号在年首次登月。不过当宇航员准备降落时,宇航员和地面控制中心的科学家都发现,他们的登月准备并不周全。登月艇降落时,引擎喷出的气流激起了大量尘埃,遮蔽了宇航员的视线,使登月过程变得相当困难。宇航员踏出登月艇时,月尘使得阶梯打滑。几天后,他们的宇航服受到了防护罩被月尘覆盖、螺栓孔堵塞以及最外层腐蚀的现象。

而宇航员从月球表面返回登陆舱后,宇航员相继出现咽痛、鼻塞、打喷嚏、流泪、红眼等症状。阿波罗17号航天员、地质学家哈里森·施密特(HarrisonSchmitt)将月尘引起的症状称为“月球花粉症”,最后一位登月航天员、阿波罗17号指挥官吉恩·塞南(GeneCernan)形容月尘的味道犹如燃过的火药一样。其中在-年登上月球的12个宇航员里,基本上都出现过类似的症状,都需要经过几天后才消失。

月尘给宇航员带来的痛楚吸引了科学家的兴趣,研究发现月尘颗粒很小,细如面粉,直径在20微米之内,不到头发直径的五分之一,但是表面粗糙、锐利。那这些月尘是怎么来的呢?

科学家推测其形成过程是这样的:月球岩石在无数陨石撞击下产生硅酸盐颗粒,同时撞击的高温令这些颗粒玻璃化。加上月球没有空气、没有降水,因此月球表面数十亿年来累积的岩石碎屑和尘埃没有受到风和水的侵蚀。所以这些颗粒经过宇宙射线照射、太阳风猛吹、温度变化等情况下,导致这些细小的颗粒边缘锋利长期。

另外科学家估计,月球地表的月尘每一千年累积1毫米厚;每一平方厘米一年的月尘重量是微克。换句话说,一块篮球场大的面积,一年月尘的重量大约是1斤。如果在地球上,1斤重的灰尘可以忽略不计。但月球没有大气层保护,因此月尘在太阳风带电粒子流的冲击下,基本上都带有静电。而电荷非常强,月球重力小的关系,以至于月尘长期悬浮在月球表面。月球表面一旦有动静,月尘便飘起、经久不散。

根据阿波罗号带回的月尘,科学家在实验室里观察发现,部分月尘的成分为:二氧化硅(50%)、氧化铁和氧化钙(45%)以及其他氧化物(5%)。其中二氧化硅属于剧毒物质,地球上含有二氧化硅的尘埃是引发矽肺病主要原因。

为了证明月尘对人体的伤害有多大,纽约州立大学石溪分校的研究人员曾做了这样的实验:团队用了亚利桑那州的火山灰、科罗拉多州熔岩流产生的灰尘,以及NASA实验室用于研究月球土壤制造的玻璃状粉末,共5种尘埃来评估对人体肺细胞和小鼠脑细胞的影响。

团队将每种土壤样品研磨成三种不同程度的颗粒,其中最细的颗粒度只有几微米宽(小于人类头发的宽度),然后将样品和细胞混合。结果在24小时后,团队发现每种样品都在一定程度上引发细胞死亡。其中最细小的样品(接近月尘)是最具致死性的,它们杀死了暴露于其中的90%的细胞。而未被彻底清除的细胞显示出DNA损伤的迹象,如果不进行修复,可能导致癌症或神经退行性疾病。如果宇航员不慎吸入,则会对人体造成严重破坏或留下永久性伤害。

此外,NASA在5年的一项研究中,对6个阿波罗任务的报告进行了研究分析,以评估月尘对舱外活动的总体影响。最后他们得出结论,最重大的风险有两方面:宇航员的视线模糊、花粉症、堵住螺栓孔、磨损宇航服、甚至可能危害宇航员的肺部;仪器设备故障包括不限于读数错误、密封失效、光学系统灵敏度下降、部件磨损、热控故障,以及影响太阳能电池的输出稳定性等问题。比如我国的玉兔1号探测器曾出现控制电路故障的情况,被认为是月尘进入内部造成。

为了解决月尘的困扰,NASA的研究人员研发了一种可以削减电子堆积的高级涂层,涂层由二氧化钛的原子层组成。原理是通过消除或减少航天器电子设备的电荷积聚。换言之,就是减弱宇航服和仪器设备的导电性,避免带电月尘在被航天设备表面堆积。目前已应用在国际空间站上测试,至于有没有效,拭目以待吧。




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