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行星地质 · 能源 · 矿产

把目光投向地球之外,仰望星际资源

月球、火星与小行星保存着太阳系形成与演化的密码,也蕴藏着 能源、矿产与水冰等战略资源。这里汇总公开探测数据,勾勒行星地质与 资源分布的全景。

能源

氦-3 被视为受控核聚变的理想燃料,月球月壤中储量可观;钍、铀在克里普岩中富集。

矿产

月海玄武岩富含钛铁矿,可提取钛与氧;金属型小行星蕴藏铁镍与铂族金属。

水与挥发分

月球极区水冰与火星地下冰层,是推进剂、生命保障与原位资源利用的关键。

月球 · 最近的前哨

月壤是覆盖全月的粉末状风化层,富含氧、硅、铁、钛等元素。月球极区永久阴影区 捕获的水冰、月海中富集的氦-3,以及克里普岩中的稀土与放射性元素, 共同构成月球资源版图。

月壤主要元素组成(质量分数)

氧 43%硅 21%铁 13%钙 8%铝 7%镁 5%钛 1.5%钠/钾/锰/铬/稀土等 1.5%月壤主要元素
  • 氧O43%
  • 硅Si21%
  • 铁Fe13%
  • 钙Ca8%
  • 铝Al7%
  • 镁Mg5%
  • 钛Ti1.5%
  • 钠/钾/锰/铬/稀土等其他1.5%

月球资源估算量(对数刻度)

极区水冰142.8 亿吨
氦-3100 万吨
太阳风成因水34 万吨

条形长度按数量级(log₁₀)呈现,用于对比差异巨大的估算值。

氦-3

≈ 100 万吨

受控核聚变的理想燃料,主要富集于月海月壤

极区水冰

≈ 142.8 亿吨

永久阴影区冷阱中的战略资源,可制取推进剂与生命保障用水

太阳风成因水

≈ 34 万吨

中低纬度月表广泛存在,随太阳风注入持续生成

二氧化钛

1.5% – 7%

月海玄武岩富含钛铁矿,可提取钛与氧

稀土 / 钍 / 铀

富集于 KREEP 岩

风暴洋克里普岩是核燃料与稀土的富集区

火星 · 铁红色的星球

火星表面广布氧化铁,赋予它标志性的红色。极冠与地下蕴藏大量水冰, 稀薄的大气以二氧化碳为主。水、二氧化碳与盐类是未来原位资源利用的基础。

火星大气组成(体积分数)

二氧化碳 95%氮气 2.8%氩气 2%氧气及微量气体 0.2%火星大气成分
  • 二氧化碳CO₂95%
  • 氮气N₂2.8%
  • 氩气Ar2%
  • 氧气及微量气体其他0.2%

水冰总量

≈ 500 万 km³

极冠与地下冰层,全融化可覆盖火星约 35 米深

大气成分

95% CO₂

稀薄大气以二氧化碳为主,可作推进剂与化工原料

表面铁氧化物

赤铁矿

氧化铁广泛分布,是火星红色的成因,也是铁资源

高氯酸盐 / 硫

广泛

土壤中的盐类与硫,可为原位资源利用提供原料

小行星 · 金属与挥发分的宝库

小行星按光谱可分为金属型、碳质型等。金属型富含铁镍合金与铂族金属, 可能是行星胚胎被剥离后的金属核;碳质型则富含含水矿物与有机质。 近地小行星轨道接近地球,是早期资源开发的首选目标。

金属型 (M 型)

Fe-Ni + 铂族

铁镍合金与铂、钯、锇、铱、钌、铑,以及金

碳质 (C 型)

含水矿物

含水硅酸盐与有机质,挥发分资源丰富

16 灵神星

≈ 226 km

富含金属,可能是行星胚胎残留的金属核

近地小行星

数万个

轨道近地、易于到达,是早期资源开发的首选目标

探测历程

从首次拍到月背,到月球背面采样返回与金属质小行星探测。

  1. 1959月球背面首张影像国际

    苏联 Luna 3 首次拍到月球背面,揭开月背地质的神秘面纱。

  2. 1969人类首次登月国际

    Apollo 11 载人登月,带回月壤样品,开启月球地质学时代。

  3. 2007嫦娥一号中国

    中国首次绕月探测,获取全月影像与月壤厚度数据。

  4. 2013嫦娥三号中国

    中国首次地外天体软着陆与巡视勘察。

  5. 2019嫦娥四号中国

    人类首次月球背面软着陆,巡视艾特肯盆地。

  6. 2020嫦娥五号中国

    中国首次月球采样返回,带回 1731 克月壤。

  7. 2021天问一号中国

    中国首次火星环绕、着陆、巡视一次完成。

  8. 2022发现嫦娥石中国

    中国在月壤样品中首次发现新矿物嫦娥石 Changesite-(Y)。

  9. 2023Psyche 发射国际

    NASA 发射探测器前往金属质小行星灵神星。

  10. 2024嫦娥六号中国

    人类首次月球背面采样返回。

  11. 2029Psyche 抵达国际

    探测器预计进入灵神星轨道,探测行星核的形成。

数据来源

  • NASA NSSDCA · 月球 / 火星 / 小行星事实表(nssdc.gsfc.nasa.gov)
  • NASA Science · 月球与灵神星探测任务官方资料(science.nasa.gov)
  • The Lunar Sourcebook · 月壤成分与资源评估(月球与行星研究所 LPI)
  • 中国探月工程 · 嫦娥系列成果与月球资源公开估算

部分资源量为公开资料中的估算区间,随探测进展会持续修订,仅供科普与参考。

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