月球克拉维斯陨石坑内的景象
虽然月球确实有大气层，但它非常稀薄，主要由氢、氖和氩组成，这不是那种可以维持人类等哺乳动物依赖氧气生存的气体混合物。
也就是说，月球上实际上有充足的氧气，只是它不是气态的。相反，这些氧气被困在覆盖月球表面的岩石和微尘层里。如果我们能从中提取氧气，这足以维持月球上生活的人类生存吗？
氧可以在我们周围地下的许多矿物中找到，而月球大部分是由在地球上能找到的岩石组成的。硅、铝、铁镁氧化物等矿物质帮助塑造了月球的景观。所有这些矿物质都含有氧气，但不是以人类可以直接呼吸的形式存在。
在月球上，这些矿物以几种不同的形式存在，包括坚硬的岩石、尘埃、砾石和覆盖在月球表面的石头。这种物质是几千年来陨石撞击月球表面形成的结果。
有些人把月球表层称为“月球土壤”，但许多土壤学家对此有异议。他们认为，土壤是一种非常神奇的东西，只有在地球上才有。它是大量生物在土壤的母物质（风化层，源自坚硬的岩石)中繁衍生息了数百万年而形成的。
其结果是形成了原始岩石中没有的矿物基质。地球土壤具有显著的物理、化学和生物特性。同时，月球表面的物质基本上是原始原状的风化层。
月球的表层由大约45%的氧气组成，但氧气与上面提到的矿物质紧密结合在一起。为了打破这些牢固的纽带，我们需要投入能源。
在月球表面部署仪器的宇航员
如果你了解电解，你可能会对这个过程很熟悉。在地球上，这种工艺通常用于制造，比如生产铝。电流通过电极流过液态氧化铝（通常称为氧化铝），将铝从氧中分离出来。
在这种情况下，氧气是作为副产品出现的。而在月球上，氧气将是主要产品，提取的铝（或其他金属）将是潜在有用的副产品。这是个相当简单的过程，但有一个问题：它非常耗能。为了维持可持续发展，需要得到太阳能或月球上其他可用能源的支持。
从月球表层中提取氧气也需要大量的工业设备。我们需要首先将固体金属氧化物转化为液体，要么是通过加热，要么是通过加热与溶剂或电解质相结合的方法。我们在地球上拥有这样的技术，但将这类设备搬到月球上并产生足够的能源来运行它，将是一个巨大的挑战。
今年早些时候，总部位于比利时的初创公司Space Applications Services宣布正在建造三个实验反应堆，以改进通过电解制造氧气的过程。他们预计到2025年将这项技术送上月球，作为欧洲航天局就地资源利用(ISRU）任务的一部分。
那么，当我们真的成功完成上述准备工作时，月球实际上能提供多少氧气呢？事实证明，数量非常大。如果我们忽略束缚在月球更深的坚硬岩石材料中的氧气，只考虑表面很容易接触到的风化层，我们可以得出个大概数字。
平均每立方米月球表层含有1.4吨矿物质，其中包括约630公斤氧气。NASA表示，人类每天需要呼吸大约800克氧气才能维持生存。因此，630千克的氧气可以维持一个人大约两年的生命。
假设月球风化层的平均深度约为10米，且我们可以从中提取所有氧气，这意味着月球表面就将提供足够的氧气，供养地球上所有80亿人大约10万年。这还取决于我们如何有效地提取和利用氧气。不管怎么说，这个数字都相当惊人！
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