In den Mondbodenproben von Chang'e-5 wurden natürliche Glasfasern gefunden. Gibt es etwas, worauf man sich in der Zukunft der „Mondinfrastruktur“ freuen kann?

Glas ist ein auf der Erde sehr verbreiteter Stoff. Von Fensterglas bis hin zu Polymerkunststoffen; von tragbaren Brillen bis hin zu Mikroskopen und Lupen, die üblicherweise in Laboren verwendet werden; Von optischen Kommunikationsfasern bis hin zu Glas für Handy-Panels usw. hat Glas ein breites Anwendungsspektrum. Aber wissen Sie es? Auch auf dem Mond gibt es viel Glas.

Im Dezember 2020 brachte die chinesische Mondsonde Chang'e-5 1,7 Kilogramm Mondboden vom Mond zurück und stellte fest, dass das darin enthaltene Glas etwa 16 % (1/6) der Mineralien des Mondbodens ausmachte. Insbesondere hat ein Forscherteam des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften kürzlich natürliche Glasfasern im Mondboden entdeckt. Diese Entdeckungen sind für den zukünftigen Bau von Mondbasen und die Erforschung der Evolutionsgeschichte des Mondes von großer Bedeutung.

Sie fragen sich sicher: Ist das Glas auf dem Mond und das Glas auf der Erde dasselbe Glas? Genau genommen nicht genau dasselbe, die Glasarten auf dem Mond sind vielfältiger. Es gibt drei Hauptursachen für seine Entstehung:

Das erste ist die Schmelze oder das Gas, das aus einem Vulkan ausgestoßen wird, abkühlt und sich in Glas verwandelt;

Das zweite Material ist die Schmelze und das Gas, die durch die starke Erhitzung beim Meteoriteneinschlag entstehen, abkühlt und sich in Glas verwandelt.

Der dritte Grund ist die langfristige Strahlung des Sonnenwindes, die ebenfalls die Oberfläche von Mineralpartikeln in Glas verwandeln kann.

Das durch Erstarren der Schmelze gewonnene Mondglas kann relativ groß sein; Während das durch Hochtemperatur-Dampfkondensation oder Sonnenwindstrahlung gebildete Glas im Allgemeinen ein dünner Film ist, ist die Oberfläche vieler Mondbodenmineralien mit einer Schicht aus Glaspanzerung bedeckt.

1. Was bedeutet es, dass China im Mondboden natürliche Glasfasern entdeckt hat?

Wir wissen, dass Glasfasern aufgrund ihrer besonderen mechanischen und optischen Eigenschaften in vielen Bereichen einen wichtigen Anwendungswert haben, beispielsweise bei der Verbesserung der Festigkeit von Gebäuden, bei optischen Kommunikationsfasern usw. Allerdings können nicht alle Gläser zu Fasern verarbeitet werden. Nur wenn bestimmte Viskositäts- und Oberflächenspannungsbedingungen erfüllt sind, können aus der Glasschmelze Fasern hergestellt werden. Die Entdeckung natürlicher Glasfasern auf dem Mond zeigt zumindest, dass sich Mondbodenmineralien zur Herstellung von Glasfasern eignen, die eine wichtige Materialgrundlage für den zukünftigen Bau von Mondbasen darstellen.

2. In Zukunft können Menschen Mondglas in vielen Bereichen nutzen.

Beispielsweise tragende Baumaterialien: Einerseits ist Glas relativ fest und weist eine Bruchfestigkeit auf, die zwei- bis dreimal so hoch ist wie die von Stahl. Andererseits ist es gut formbar und kann in nahezu jede beliebige Form gebracht werden. und seine Fest-Flüssig-Übergangstemperatur ist niedrig, sodass konzentriertes Sonnenlicht zum Schmelzen des Mondbodens verwendet werden kann und auf der Grundlage von 3D-Druckverfahren Gebäude aus Mondglas gebaut werden können. Ob Glaskugeln oder Glasfasern, beides kann die Festigkeit von Gebäuden erhöhen. Insbesondere Mondglasfasern werden bereits relativ häufig in Verbundwerkstoffen eingesetzt. Wenn Sie ein Gebäude ganz aus Glas drucken, kann es auch einen Treibhauseffekt haben, um warm zu bleiben und der Sonnenwindstrahlung standzuhalten.

Glas kann auch zur Herstellung optischer Materialien verwendet werden : Beispielsweise können daraus Glasfasern hergestellt werden, die die Grundlage für die Kommunikation zwischen zukünftigen Mondbasen bilden.

Zusätzlich zu diesen direkten Verwendungsmöglichkeiten hat es einen unerwarteten Wert . Da Glas eine sehr hohe Stabilität aufweist, kann es einige flüchtige Substanzen aus längst vergangenen Zeiten konservieren, genau wie Braunglas biologische Proben über Millionen von Jahren konservieren kann.

Im Glas des Mondbodens sind viele Schätze verborgen . So hat beispielsweise unser Team vom Ningbo Institute of Materials der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entdeckt, dass im Oberflächenglas von Ilmenit große Mengen an Helium-3-Ressourcen in Form von Blasen gespeichert sind. Helium-3 ist ein wichtiges Kühlmittel, das für viele hochmoderne Forschungsprojekte benötigt wird. Helium-3 ist außerdem ein wichtiges Energiematerial für die Kernfusion mit hoher Energieeffizienz und ohne Neutronenstrahlung.

Mondbodenglas kann auch als Zeituhr zur Schätzung geologischer Zeitalter verwendet werden. Kürzlich entdeckte ein gemeinsames Team des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des Songshan Lake Materials Laboratory, dass der Elastizitätsmodul von Mondglas um mehr als 70 % höher ist als der von herkömmlichem Glas. Anhand dieser Daten lässt sich das geologische Alter abschätzen.

Darüber hinaus enthält Mondbodenglas auch viel Wasserstoff und Wasser, was zukünftige Mondbasen mit Energie und Wasser versorgen kann.

Daher freuen wir uns auf immer mehr Ergebnisse und Entdeckungen in der Mondglasforschung, die zum Bau zukünftiger Mondbasen beitragen und die Nutzung und Nutzung strategischer Mondressourcen fördern werden. Vielen Dank an alle!

Dieser Artikel ist eine Arbeit, die vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt wird. Autor: Wang Junqiang, Forscher am Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Gutachter: Zuo Wei, Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung. Produziert von: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.