/ 去月球上采矿
开采月球资源是人类迈向太阳系的关键一步。而月球有种常见的资源正是地球上的珍贵资源，它就是——钛。
钛的价格为每吨1万美元，是航空航天和纳米技术等行业普遍使用的金属之一。那么，我们能否利用月球上的钛呢？最近有篇论文探讨了这个问题。
图片来自NASA/Pat Rawlings。
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月球上的大部分钛都藏在一种名为钛铁矿的矿物中，这种矿物在地球上也可以买到（每公吨390美元左右）。科学家们研究了月球静海地区两种不同浓度的钛铁矿，并将该地区一个矿山的潜在产量与挪威泰尔斯矿山（世界上钛产量最高的矿山之一）进行了比较。
泰尔斯矿的估计可开采量为5.75亿吨。虽然大小比不上静海，但其高浓度的二氧化钛意味着它可以持续产出大量的钛。它每年生产75万吨钛铁矿，约占全球钛产量的5%。作者估计，如果用泰尔斯矿开采的情况（一辆挖掘机加六辆矿山自卸车）来考虑月球静海开采，需要发射40多次土星五号才能运完挖掘和运输装备，大约相当于建造一个完整的国际空间站所需的发射次数。设备抵达月球后还需要有源源不断的动力。在地球上，运行上述7台设备所需的总功率约为11兆瓦，作者认为太阳能和核能的结合可以满足这一需求。
如果一切就绪、通电并运行，这样的采矿作业会有多有效呢？衡量效率的方法有多种，首先来看看钛的总产量。根据作者的计算，预计每年的开采量约为50万吨（约为泰尔斯矿产量的三分之二）——听起来不少，但要想真正开采并实现这一产量目标，还需要再过至少20年。
最终论文里并没有给出一个令人信服的理由，说明为什么在月球上开采钛是一种经济合理的解决方案。但20年的技术与材料使用都会发生生很大的变化。不过，月球采矿的过程确实有个额外好处：释放氧气，而氧气对火箭燃料燃烧、人类呼吸存活等都必不可少。因此，早期的月球采矿工作可能会把重点放在氧气上，而不是专门开采钛。相关研究已发表在European Geologist上。
来源 / https://phys.org/news/2024-10-accessible-titanium-moon.html
/ 星星能吃吗？
好吃吗？怎么吃？
最近科学家发现，用小行星上的物质喂养细菌、生长出可食用的物质，从而为太空旅行者提供食物并非异想天开。发表在International Journal of Astrobiology上的一篇论文里，研究小组具体介绍了这一想法。
此前的研究表明，未来飞往太阳系偏远地区或更远地方的航天器无法携带足够的食物来维持航天员的生命，也无法种植培育出足够的食物。于是在新研究中，研究人员提出了一个想法：利用从附近小行星表面获取的物质来培育细菌，进而生成可食用（希望也是可口的）食物。
这个想法并不新鲜。之前就有研究小组发现，将陨石切碎成微生物的肥料，能让微生物消耗碳物质并因此生长。地球上的早期生命可能就是以这种方式维持的。
图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。
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随后，研究人员计算出需要多少小行星材料才能维持航天员的长途旅行。以小行星贝努为例（它是由微生物可以吃掉的物质构成的），如果微生物吃掉了整颗小行星，那么在最坏的情况下，它可以用来制造足够一名航天员生存600年所需的食物；而在最好的情况下，它可以用来制造出一名航天员生存1.7万年所需的食物。
研究小组承认，这一想法仍处于非常早期的阶段：需要进行大量测试，确保产出的食物无害又好吃；同时，小行星的不同组成也将带来额外的挑战——万一很多小行星压根不能吃呢？
来源 / https://phys.org/news/2024-10-possibility-asteroid-material-edible-biomass.html
/ 火星大气去哪了？
答案在粘土里
越来越多的证据表明，数十亿年前，火星表面曾有水在流动。
如果当时有水，那么一定也有厚厚的大气层来防止水结冰。但在大约35亿年前的某个时候，水干涸了，曾经充满二氧化碳的空气急剧变薄，只留下了今天附着在火星上的一缕大气。火星的大气究竟去了哪里？这一问题是火星46亿年历史的核心谜团。
答案可能就在火星粘土里。
火星上富含铁的岩石在与含有大气中二氧化碳的水相互作用的示意图。
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发表在Science Advances杂志上的一篇论文中，研究人员提出，火星上缺失的大部分大气可能被锁在了火星由粘土覆盖的地壳中。研究小组认为，当火星上有水存在时，液体可能会穿过某类岩石，引发一系列缓慢的反应，然后逐渐将大气中的二氧化碳转化为甲烷——一种可以在火星粘土表面储存亿万年的碳。
具体来说，就是在火星历史上的某个时期，二氧化碳无处不在、遍布每个角落，连岩石中渗出的水也充满了二氧化碳。在大约10亿年的时间里，涓涓流过地壳的水会慢慢与橄榄石（一种富含铁元素的矿石）发生反应。水中的氧分子与铁结合，释放出氢，形成红色的氧化铁，于是就有了火星标志性的红色。
这些游离氢会与水中的二氧化碳结合，形成甲烷。随着时间推移，橄榄石会慢慢转变成另一种富含铁的岩石，即蛇纹石，然后继续与水反应形成蒙皂石。这些蒙皂石粘土具有很强的储存碳的能力。
如果火星上覆盖着一层1100米深的蒙皂石粘土，那么可储存的二氧化碳高达1.7巴，相当于火星最初早期大气的80%左右。研究人员提出，这些被封存的“火星碳”未来可能被回收并转化为推进剂，从而为往返火星和地球之间提供燃料。
如果事实果真如此，那么从某种程度上说，火星缺失的大气就隐藏在人们的视线之中。
来源 / https://phys.org/news/2024-09-mars-early-thick-atmosphere-planet.html
/ 飞驰的彗星
最近，有颗彗星正穿行在地球的夜空中——它便是C/2023 A3（Tsuchinshan–ATLAS）紫金山-阿特拉斯彗星，因中国科学院紫金山天文台、小行星陆地撞击持续报警系统（缩写ATLAS）南非Sutherland观测站发现而命名。它大约每8万年访问一次内太阳系，这意味着它上一次路过地球时，只有早期智人能看到。
当彗星靠近太阳时，其内核中融化的冰会释放出一条长长的、反射阳光的尘埃尾。这条尾巴是彗星正在脱气的标志。如果太阳对彗星的影响太大，它就会面临解体的危险。不过C/2023 A3似乎有一个相当大的核心，顺利通过近日点并幸存了下来。
目前这颗彗星已经走过距地最近处，逐渐离我们远去。但目前彗星亮度依然可观。太阳落山后，在北半球条件较好的地方，肉眼就能够看到它，或者你可以使用双筒望远镜观测或相机长曝光。
C/2023 A3彗星。
摄影 / 王晋 制图 / 哞
它所穿越的天体（比如奥尔特云）的引力、太阳强烈光线造成的失重都会影响它的飞行路线。有模型估计，它可能会“被永远逐出太阳系，消失在星海间”。
来源 / https://phys.org/news/2024-09-fireworks-comet-survives-risky-sun.html
https://phys.org/news/2024-09-comet-a3-tsuchinshan-atlas.html
/ 星际生命相关分子有进展
氨基乙腈（NH2CH2CN）被视为星际介质中甘氨酸的前体分子，同时是一种重要的生命相关分子。由于其特殊的双官能团结构，氨基乙腈可以发生环化反应，快速生成杂环化合物，如遗传物质的重要组成部分腺嘌呤。值得注意的是，氨基乙腈的同分异构体（CH3NHCN和CH3NCNH）还具有与生命密切相关的手性特征。因此，氨基乙腈及其同分异构体在星际生命化学起源中可能扮演着关键角色。
近日，中国科学院新疆天文台天体化学研究团组特别研究助理张霞及其合作者在星际生命相关分子的建模研究中取得重要进展，相关成果发表在《皇家天文学会月刊》。该研究主要通过量子化学中的从头算方法建立了氨基乙腈及其同分异构体的化学反应网，采用气相-活性层-冰幔三相模型对其进行了化学模拟研究。研究结果很好地再现了观测结果，并阐明了它们在大质量热核中的化学演化机理，为将来的星际分子探测工作提供了理论依据。
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研究人员发现，氨基乙腈及其同分异构体主要通过尘埃表面自由基之间的化学反应生成，并探索了它们在大质量热核环境下的化学演化过程。研究结果显示，氨基乙腈等分子在恒星早期演化阶段通过尘埃表面化学反应生成，随后通过热解吸过程进入气相中，从而被天文观测发现。科研人员初步推测在大质量热核的物理条件下，氨基乙腈 、氰（NCCN）和氰化氢（HCN）形成腺嘌呤的可能性较大。研究后续将对形成腺嘌呤的可能性做进一步的理论验证，以期揭示相关星际生命分子形成的星际化学演化机理。
来源 / http://www.xao.ac.cn/xwzx/kydt/202410/t20241018_7402906.html
来源：中国国家天文
