月亮上的熔巖管洞穴（以下簡稱“熔洞”）是建月球基地的理想場所，不僅能提供登月宇航員的居住之所，里面還可開展各種月面科學試驗。12月16日，來自地質、航天和生態環境等領域的專家學者匯聚中國地質大學（武漢），探討月球熔洞的建設思路。
月球上的坑洞至少有200多個
舉頭望明月，上面坑坑洼洼，但并非熔洞，而是隕石坑或環形山。長期從事行星地質研究的中國地質大學（武漢）教授肖龍介紹，2009年，日本探測器首先在月球的馬里烏斯山地區發現熔洞管天窗，雷達發射特性證明了天窗地下空洞的存在。包括中國的嫦娥探測器在內，目前人類在月球上已經發現200多個坑洞，有21個疑似為月球熔洞，月海中分布16個，高地上分布有5個，還有更多等待發現。“目前發現的熔洞天窗都在平坦的月海地區，月海是最平坦、可降落易通行的區域。”
不僅月球上熔洞眾多，在火星上也廣為分布。目前，在火星發現的洞穴約1162個，主要集中在薩西斯火山的大型火山的側翼。
月球上的熔洞究竟怎么形成的？“熔洞是火山熔巖在流動過程中形成的中空管道，類似于地球上的熔洞。”肖龍解釋了熔巖管的成因：火山噴發形成的液態的熔巖流動時，由于表面冷卻較快，先形成固體硬殼。在表層硬殼的保溫作用下，其內部溫度高、熔體繼續保持液態，繼續流動，從而形成管道。當火山噴發結束，熔巖供給終止，熔巖管道中的熔巖繼續向下流動，從而形成排空的熔洞。
“月球熔洞與地球熔洞具有一定的相似性，二者都是火山熔巖噴發形成的。”這種類型的熔巖隧洞在中國五大連池、鏡泊湖、海南島等多有發現。今年，肖龍教授連續兩年前往海南島開展熔洞科考，并進行對比研究。
月球熔洞溫度在17℃到20℃間
月球熔洞大小不一，深淺不同。肖龍介紹，月球靜海的熔洞天窗直徑達到100米左右，深度達到100米。朗格坑的天窗直徑則為12米左右，深度在5米。
中國載人航天工程載人飛船副總設計師張崇峰表示，月球重力比地球小很多，根據計算推斷，月球熔洞的體積要比地球上的大很多。
月球上熔洞的環境如何？“月球熔洞溫度在17℃到20℃間。”肖龍表示，目前發現的熔洞天窗都在平坦的月海地區。月海是最平坦、可降落、易通行的區域。熔洞有巨大的可利用地下空間，且極少受到月塵和濺射物影響，還有相對恒溫的內部環境，也能防止隕石或微隕石撞擊，防宇宙射線照射。“熔洞是開展各種月面科學試驗和未來月球基地建設獨一無二的選擇，具有極高的應用價值和戰略意義。”
張崇峰表示，對比月球熔洞和月球表面，前者更具宜居價值。月表幾乎沒有大氣層，屬于超真空環境；月表宇宙射線輻射是地球的200倍，太陽粒子事件強輻射達到900mSV;月表長期高低溫環境在-180℃至130℃之間；另外還有揚塵、存在帶電月塵遷移現象。而月球熔洞環境則好得多，空間巨大、清潔、恒溫、結構穩定，還能防輻射，具備潛在建立居住棲息地的宜居環境。
“若熔洞中有甲烷，可能存在吃甲烷的微生物。吃進去甲烷，排出二氧化碳。”從事地質微生物研究的地大王紅梅教授則從生物學的角度描繪了熔洞特點：月球、火星上存在大量熔巖管洞穴，洞穴的特點是黑暗、寡營養、隔離、溫度變幅小。月球、火星上的熔洞可以成為“生命避亂所”，人類探測器在上面均發現了甲烷的存在。
月球基地多種方法結合建設
去年，華中科技大學丁烈云院士團隊計劃用月壤燒制出月球磚，再用機器人砌筑的方式在月面建造月球基地——“月壺尊”，并制備出國內首個模擬月壤真空燒結打印樣品。他們計劃用3D打印相結合，采用整體預制拼裝、局部打印連接的方式，設計建造月面基地。
“最理想的方式是將月面3D打印與熔洞建設相結合。”張崇峰表示，以建立熔洞內載人科研站為目標，需要對月球熔洞進行適宜性改造。可通過在熔洞內部署艙體設施、原位打印建造居住空間或整體改造熔洞。對于小型熔洞可通過3D打印等作業機器人對熔洞巖壁進行加固，密封鍍膜處理，并建設月面電梯。大型熔洞則可分區建設，分區封閉形成氣密空間，建設多功能區的熔洞宜居生態系統。
張崇峰團隊的設想是在洞口建立能源通信支持中心，部署設施及人員的進入及返回通道，開展地形改造；在熔洞內部署艙體以及原位打印建造居住空間和居住艙，建設長期運行的月球地下科研基地。
“有兩個選址著陸區存在熔洞。”載人月球探測工程科學研究與應用系統副總設計師、中國科學院空間應用中心研究員張鵬說，熔洞是月面科學實驗的理想場所，是月球基地選擇之一。在前期的探月工程中，我國發射的月球探測器對月球形貌、地質、物質和環境開展了全面探測，科研人員共提出了百余個著陸區，目前保留了50個著陸區成為載人月球探測選址庫。
載人月球探測工程任務正推進實施，月球熔洞具有重要的科學意義和工程意義，將作為人類月球長期駐留和科考活動的理想場所。張鵬表示，利用熔洞建設月球基地還面臨許多實際問題，如供電、通信訊號以及安全問題等。此外，施工難度比較大，如何改造熔洞也是個問題。
記者楊佳峰
鏈接：武漢晚報 - 月球熔洞建人類基地設想在漢發布 (cjn.cn)
（原載《武漢晚報》2023年12月18日）
鄂公網安備 42011102004169號
