嫦娥5号の月の土壌サンプルから天然のガラス繊維が発見された。 「月面インフラ」の将来に期待できることはありますか？

ガラスは地球上で非常にありふれた物質です。窓ガラスからポリマープラスチックまで;ウェアラブルグラスから、研究室でよく使われる顕微鏡や拡大鏡まで、通信用光ファイバーから携帯電話のパネルガラスなど、ガラスの用途は多岐にわたります。でも、ご存知ですか？月にもガラスはたくさんあります。

中国の月探査機「嫦娥5号」は2020年12月、月から1.7キログラムの月の土を持ち帰り、その中に含まれていたガラスが月の土壌鉱物の約16％（6分の1）を占めていることを発見した。特に、中国科学院物理研究所の研究チームは最近、月の土壌に天然のガラス繊維を発見した。これらの発見は、将来の月面基地の建設や月の進化の歴史の研究にとって大きな意義を持つ。

きっと気になりますよね、月のガラスと地球のガラスは同じガラスなのでしょうか？正確に言うと、全く同じではなく、月のガラスの種類はより多様です。その形成には主に 3 つの原因があります。

1 つ目は、火山から噴出した溶融物またはガスが冷えてガラスに変わることです。

2 つ目は、隕石衝突時の高熱によって生成された溶融物とガスが冷えてガラスに変わることです。

3 つ目は、太陽風からの長期にわたる放射線によるもので、これも鉱物粒子の表面をガラスに変えることがあります。

溶融物を凝固させて得られる月ガラスは、比較的大きなサイズになることがあります。一方、高温の水蒸気の凝縮や太陽風の放射によって形成されるガラスは一般に薄い膜であるため、多くの月の土壌鉱物の表面はガラスの鎧の層で覆われています。

1. 中国が月の土壌で天然のガラス繊維を発見したことはどういう意味ですか？

ガラス繊維は、その特殊な機械的特性と光学的特性により、建物の強度向上や通信用光ファイバーなど、多くの分野で重要な応用価値があることが知られています。しかし、すべてのガラスが繊維にできるわけではありません。特定の粘度と表面張力の条件が満たされた場合にのみ、ガラス溶融物を繊維にすることができます。月面で天然のガラス繊維が発見されたことは、少なくとも月の土壌鉱物がガラス繊維の調製に適していることを示し、将来の月面基地建設のための重要な物質的基礎を提供する。

2.将来、人類は月のガラスをさまざまな分野で利用できるようになります。

たとえば、建物の耐荷重材料の場合、ガラスは比較的強度が高く、破壊強度は鋼鉄の 2 ～ 3 倍です。一方、成形性に優れており、ほぼあらゆる形状に加工できます。また、固体から液体への転移温度が低いため、太陽光を集中させて月の土壌を溶かし、3Dプリント技術に基づいて月面のガラス建造物を建設することができます。ガラス玉でもガラス繊維でも、どちらも建物の強度を高めることができます。特に、月のガラス繊維は複合材料としてすでに比較的成熟した用途を持っています。全面ガラス張りの建物を印刷すると、温室効果も生まれ、暖かさを保ち、太陽風の放射に耐えることができます。

ガラスは光学材料の製造にも使用できます。たとえば、将来の月面基地間の通信の基盤となる光ファイバーの製造に使用できます。

これらの直接的な用途に加えて、予想外の価値もあります。ガラスは安定性が非常に高いため、琥珀色のガラスが生物標本を何百万年も保存できるのと同じように、昔の揮発性物質を保存することができます。

月の土ガラスには多くの宝物が封じ込められています。例えば、中国科学院寧波材料研究所の私たちのチームは、イルメナイトの表面ガラスに泡の形で大量のヘリウム3資源が蓄えられていることを発見しました。ヘリウム3は、多くの最先端の研究プロジェクトに必要な重要な冷媒です。ヘリウム3は、エネルギー効率が高く、中性子放射を発生しない重要な核融合エネルギー物質でもあります。

月の土ガラスは地質年代を推定するための時計としても使用できます。最近、中国科学院物理研究所と松山湖材料研究所の合同チームは、月のガラスの弾性率が従来のガラスよりも70％以上大きいことを発見した。このデータは地質年代を推定するために使用できます。

さらに、月の土壌ガラスには水素と水も多く含まれており、将来の月面基地にエネルギーと水を供給することができます。

したがって、私たちは、月面ガラス研究におけるさらなる成果と発見を期待しており、それが将来の月面基地の建設に貢献し、月の戦略的資源の開発と利用を促進することになるでしょう。皆様ありがとうございました！

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。著者: 王俊強、中国科学院寧波材料工学研究所研究員

査読者：中国科学院国立天文台研究員 左偉

制作：中国科学技術協会科学普及部 制作：中国科学技術出版社、北京中科星河文化メディア株式会社