IT之家 6 月 11 日消息，據央視新聞報道，近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所、航天五院錢學森實驗室、中國科學院物理研究所和南京大學等聯合團隊，對嫦娥五號月壤顆粒中的氦原子進行了探測和研究。發現月壤中鈦鐵礦顆粒表面都存在一層非晶玻璃。研究人員在玻璃層中觀測到了大量的氦氣泡，直徑大約爲 5~25nm，且大部分氣泡都位於玻璃層與晶體的界面附近。而在顆粒內部晶體中，基本沒有氦氣泡。鑑於氦在鈦鐵礦中的高溶解度，研究人員認爲氦原子首先由太陽風注入鈦鐵礦晶格中，之後在晶格的溝道擴散效應下，氦會逐漸釋放出來。而表層玻璃具有原子無序堆積結構，限制了氦原子的釋放，被捕獲並逐漸儲存起來，形成了氣泡。

▲ 圖源：中國科學院寧波材料技術與工程研究所

據中國科學院寧波材料技術與工程研究所網站，氦-3 作爲氦（元素週期表中第二個元素）的一種同位素，在能源、科學研究等領域具有重要應用價值。比如，作爲一種可控核聚變的燃料，氦-3 核聚變產生的能量是開採所需能量的 250 倍，是鈾-235 核裂變反應（約爲 20）的 12.5 倍。100 噸氦-3 核聚變產生的能量即可供應全球使用 1 年，且氦-3 核聚變過程無中子二次輻射危險，更加清潔和可控。另外，氦-3 是獲得極低溫環境的關鍵製冷劑，是超導、量子計算、拓撲絕緣體等前沿研究領域的必需物質。然而，地球上氦元素主要是氦-4，氦-3 儲量只有 0.5 噸左右，遠遠無法滿足現有需求。

氦-3 是太陽風的重要成分，月球由於常年受太陽風的輻照，儲存了大量氦-3。但是爲什麼月球具有豐富的戰略資源氦-3？氦-3 在月球上是以什麼形式儲藏的？這些問題還沒有明確的答案。探索月球資源，特別是氦-3 的含量、分佈和開採，已經成爲當前國際深空探測的必然趨勢和主要任務。因此，從 20 世紀末開始，全球掀起了新一輪的月球“淘金熱”，使探月工程和科學研究達到新的高潮。但是如何原位、高效開採氦-3 還是科學和技術難題。以往研究認爲氦-3 溶解在月壤顆粒中，提取氦-3 受擴散速率限制，需要 700℃以上的高溫，不但耗能較高，而且速度慢，不利於在月球上原位開採。因此，探明月壤中氦-3 的儲藏形式，對未來認識月球是如何捕獲氦-3，如何開發利用氦-3 資源至關重要。

IT之家瞭解到，科研團隊工作表明，通過機械破碎方法有望在常溫下提取氣泡形式儲存的氦-3，不需要加熱至高溫。而且，鈦鐵礦具有弱磁性，可以通過磁篩選與其他月壤顆粒分開，便於在月球上原位開採。通過進一步計算，研究人員發現氣泡中的氦氣原子的數密度達到 50-192 He / nm3，具有極高的壓力。根據月球上鈦鐵礦總量估算，以氣泡形式儲藏的氦-3 總量或高達 26 萬噸，如果全部用於核聚變，可以滿足全球 2600 年的能源需求。這些結果不但爲月球上氦-3 的富集機理提供了新的見解，也爲未來月球氦-3 的原位開採利用奠定了理論基礎，對探尋月球資源的有效利用路徑具有重要意義。