被辐射了45亿年,嫦娥五号带回的月壤,放射性到底有多强?
嫦娥五号从月球带回了2千克土壤,它到底有没有辐射?这个问题最近很多朋友都在关注,因为有人认为,这月球土壤已经被在月球表面没有任何保护的区域辐射了几十亿年,即使原来没有辐射,现在也变成有辐射了,那带回来那么多月壤,还安全吗?
辐射能被“传染”吗?
被辐射之后的东西也变得有辐射,不就是这个道理么?这个用人话来说就是“传染”,不是说在核弹爆炸后的尘埃沉降沾染后,那些地区就成了核污染地区,那不就是从没有辐射变成有辐射了吗?
听上去这个理论很有道理,但在这里我们有一个概念必须纠正下,放射性尘埃沉降,还有放射性沾染,和所谓的“传染”没有关系,比如将一颗老鼠屎丢在粥里,估计就没人能吃得下这锅粥了!但是把这颗老鼠屎在锅旁边晃晃,那对这锅粥就没有影响,只是有点恶心!
尽管放射性它不能这样理解,但道理也是类似的,下文从放射性物质释放的物质中来分析下到底有没有关系,我们常见的辐射都是重核物质或者放射性同位素衰变产生的,有如下三种:
1、阿尔法粒子辐射:放射性物质发生α衰变,它辐射的是氦核,尽管有一定的杀伤力,但它本身并不再具有放射性,也就是说它辐射出能量耗尽后就成了氦气,另外原子核很重,辐射距离很近,也很容易被挡住。
2、贝塔粒子辐射:放射性物质发生β衰变,辐射出的是高能电子或者正电子,它是电离辐射,对人体健康影响比较大,但本身也不具放射性,辐射之后被将其他原子核捕获,对环境没什么影响,但是可能会带静电。
3、伽玛辐射:这是原子核衰变或者原子核被激发的辐射,能量极高,对人体危害很大,不过和其他几种辐射一样,之后的物质也不具备放射性
所以放射性物质辐射后,并不会传染,物质仍然是物质自身,它不会变成放射性物质!但有一种辐射除外:中子辐射!
中子是原子核中的一种粒子,它有个特性,原子核捕获一个中子后可能会变成放射性同位素,或者中子衰变后变成元素序号+1的另一种元素,这种在核裂变堆或者聚变堆中就叫做嬗变,大致就是物质吸收中子后偷偷的变成另一种物质了!
中子是和裂变堆中启动裂变的关键,还有现在正在攻克的氘氚聚变也有中子辐射,重水堆中的中子能让铀-238变成钚-239,后者聚变堆中的中子可以让锂-6变成梦寐以求的氚,所以中子就是有这么神奇的功能,只要你愿意,它都能石头变成黄金!
来自太阳和宇宙的辐射中,有中子辐射吗?
既然中子能让很多物质变成放射性物质,那么只要确定两个问题,月壤接收的辐射来自宇宙和太阳两种,太阳上正在产生的反应有两种,一种是质子-质子链反应,它的过程是氢的同位素氕氕结合成氘,再是氘氕聚变成氦-3,然后再是氦-3结合成氦-4,释放出两个氕!这个过程中没有产生中子。
质子链反应
另一个产生中子可能的途径是碳氮氧循环,这个在太阳上也提供能量,不过只占10%不到,它也不产生中子,另外还有一个问题是自由中子可是香饽饽,在恒星内部就会被捕获,红巨星内部就在发生慢中子捕获过程,它就是吸收了中子后变成生产重元素的重要途径。
来自宇宙射线中,中子的可能性就更低了,因为自由中子会在15分钟内经过β衰变衰变成质子,所以来自宇宙的辐射中,这些粒子都在旅途中变成其他粒子了,当然可能有朋友会提出这些粒子都光速运动,时间对它们来说可以忽略不计!
自由中子衰变
但事实上由于中子和质子这些质量挺大,它们能以很高的速度穿过宇宙,但它们都不可能达到光速,所以除了太阳外,其他恒星即使是高亚光速向地球发射粒子,它们所经历的时间也将远超中子衰变的时间。
所以月壤没有被嬗变成放射性物质的可能!
唯一要担心的是,我们采到了月球上的放射性物质,这100%是有可能的,因为月球诞生理论认为,早期地球被一颗火星质量大小的忒伊亚行星撞击,飞到太空中的物质逐渐形成了月球,因此从理论上来看地球和月球的物质具有相当大的相似性,因此在月球上找到放射性物质,那不是很正常么?
而来自吕姆克火山附近的岩石,它们诞生的比较年轻,早期月球内核冷却的比较早,一般科学家认为35亿年前就停止活动了,所以大部分月球的熔岩年龄都有35亿岁了,但据科学家考证,吕姆克火山在25亿年前还喷发过,所以那里采掘的岩石很年轻!
阿波罗15号拍摄到的吕姆克山
所以,这放射性不是关键,毕竟只要是岩石,它总是含有一丢丢放射性元素嘛,而它能给我们接麦多少月球的谜团才是关键,这不,嫦娥五号已经采回来了么!
最近的一段时间,嫦娥五号探测器占据了一大新闻主页,吸引了全世界宇航局的关注,因为这次太空探索任务的意义非常重大,带回来的土壤以及岩石样本的价值将无比珍贵。
随着嫦娥五号如火如荼的进行着工作,问题也来了,嫦娥五号取土成功返回地球后,带回的月球土壤有病毒和细菌等微生物吗?会对地球有辐射吗?
月球作为距离地球最近的一颗地外天体,毫无疑问的成为了人类探索宇宙的第一个起点。早在上世纪60-70年代,人类就已经取回了一些样本,比如美国的阿波罗载人登月飞船、苏联的月球24号探测器都曾经带回一些样本,其中美国的阿波罗号带回的样本多达300多公斤。
那么人类把月球上的土壤大摇大摆地带回地球,难道就不怕月球上的土壤残留病毒和细菌吗?其实在人类登上月球之前,科学家首先就要对月球的环境进行充分的考察,比如月球周围有没有大气层,表面有没有过流水的痕迹等等,只有经过各种考察之后才能将土壤带回地球。
科学家们对月球经过重重考察之后,排除了各种因素,最终确定月球上的环境不适合生命诞生,完全没有生命痕迹之后,才把月球上的土壤带回地球上研究。
月球对于地球而言,有危害的可能性非常小,而且也正是因为月球的土壤被带回地球进行研究,才给了科学家们直观的科研样本,为之后揭开月球上的奥秘提供了许多强有力的证据。
反观火星,总是因为一些特殊的原因得到科学家们的关注,但是是随着一个又一个探测器登上火星,始终都没有一个探测器把火星的岩石带回地球。
而之所以不把火星土壤带回地球,主要有两点,一是因为火星距离地球最近也有5500万千米,探测器在如此远的距离之间往返是一件非常困难的问题;
二是因为火星上的环境,火星有着非常稀薄的大气层,而且火星上还有大量甲烷气体的存在,所以其中极有可能存在过一些人类从未有接触过的病毒、细菌和微生物等。
嫦娥五号探测器进展。国家航天局称,嫦娥五号探测器的轨道器和返回器组合体于北京时间12月13日9时51分成功进行了第二次月地转移入射,在距离月球表面230左右公里处实现了四台150牛发动机点火,大概在22分钟之后,发动机自然关机。
根据嫦娥五号探测器的实时监测数据显示,其轨道器和返回器的组合体成功进入了月地转移轨道。
之后,携带着月壤的嫦娥五号轨道器和返回器组合体将会在月地转移过程中,进行一次轨道修正并寻找机会实施轨道器和返回器的分离。
嫦娥五号取样区域。2020年12月1日23点11分,嫦娥五号在吕姆克火山附近着陆并成功采取了其边缘附近表面土壤和月面以下2米处的2000g月岩及土壤样品。
这座吕姆克火山位于月球正面的西北方,风暴洋的北边,是一个比较孤立的火山,但是这个区域拥有古火山活动时遗留的月溪以及穹隆和熔岩流管道,地形起伏在1000-2000米之间,属于大型盾型火山。
我国嫦娥五号与美国、前苏联的月球取样不同,首先在一般情况下,在月球上火山在35亿年前就已经停止喷发了,然而吕姆克火山13亿年前还没有停止,而嫦娥五号采集的月球样品是火山边缘的样品,对月球火山领域的探索研究意义非凡。
其次美国、前苏联采集到的月岩年龄较大,都超过了30亿年,而此次我国嫦娥五号取样的月岩年龄大约只有12-15亿年。
最后,嫦娥五号这次采用的是钻取和铲取两者相结合的采样方式,保证样品量达到2000g,而且采集到了各个不同深度的样品,最深的达到了2米,有较高的科研价值。
因此从科研角度来看,嫦娥五号采集的这2000g月岩非常珍贵,可谓是价值连城!
总结。这些珍贵的月球土壤,能够为人类了解月球提供数据支持,因为通过对月球土壤样本的成分分析,可以验证出月球是否存在过生命,月球形成的原因以及地球上没有的新元素等等。
比如说研究当时美国和前苏联带回的月球土壤样本,研究者们就陆续发现了月球土壤中的各类元素和矿物质含量,同时,也在月球的土壤中发现了地球上稀缺的氦-3。
12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟,成功将携带月岩样品的上升器送入了环月轨道。西安卫星测控中心下的佳木斯深空站、喀什深空站、三亚测控站成功实施三向测量,对上升器精确定位,为接下来的对接做准备。
万事俱备,只等着携带样品的“小飞”雷霆返回了!
从月球带回来的月壤有辐射吗?
吃瓜群众最担心的无疑就是这个问题,这月球暴露在太阳辐射下四十多亿年,这月壤吸收了太多的辐射,带回地球的月壤还不携带超强辐射,我们还能愉快的研究吗?
阿波罗11的月岩样品和保护箱
辐射是怎么产生的?
一般常见的就是放射性物质衰变,放射性物质比如铀就会通过一系列的衰变最后变成铅,一般的可能会通过α、β、γ三种方式衰变成另外一种物质。
铀-235的衰变链
从铀-235的衰变链可以看出,它主要的衰变方式为α和β-,这两种比较容易防护,比如α粒子一张纸都能防住,β-衰变也比较容易屏蔽,而且铀-235衰变时间长达7亿多年,因此你就是把铀饼抱在手里影响也不是特别大(当年原子弹的铀球就是上车床车的哦)。
释放伽马射线的钴-60衰变
但钴-60衰变就比较要命了,它的衰变过程会产生γ射线,这个穿透力极强,厚厚的水泥才能挡住,而且它会破坏生物DNA,因此这种物质污染后的区域基本就变成无人区了。
本底辐射
千万别以为只有这些铀、钚、钍这些元素才会有辐射,其实自然界本底辐射挺高,我们日常接触的大部分物质中就有可能存在放射性同位素,比如碳-14,我们人体中就有,而辐射影响最大的是氡,大理石或者地下水中都含有微量氡,所以在家庭装修用材料中并不建议用大面积的大理石材。
本底辐射
当然宇宙射线也是我们能接触的辐射之一,做飞机到高空就比地面辐射要强得多,所以我们几乎无法逃离辐射,但只要在安全阈值以下,那么就是安全的!
月壤有辐射吗?
一种物质从无辐射变成有辐射的途径有哪些?首先当然是被放射性物质污染,比如核爆之后放射性物质沉降,那么这种物种掺杂了放射性物质,也会释放出辐射,当然这不是本身物质的变化,只是掺杂后难以分离!
云室中观察铀的衰变,可怕不?
因此福岛核事故后,地面沉降的土壤要掘地三尺挖起运走!但日本并没有做进一步处理,而是将其集中堆放,而且还想把放射性污水倒入太平洋,这种反人类的事情也只有日本才干得出来!
还有一种方式捕获中子,形成放射性同位素,比如聚变堆中第一壁的中子嬗变就是这个问题,这个问题很好理解,前阵子网上曝出“一枚钴弹毁灭全人类”,原理就是钴-59吸收一颗中子后会变成钴-60,而上文已经说明钴-60衰变成镍-60过程中会释放出可怕的伽马射线。
钴-60的产生和衰变过程
所以月壤是具备存在辐射可能的,那么我们想象中的过程会发生吗?恒星在聚变过程中产生中子是可能的,但在太阳这个核聚变反应中似乎无法产生中子:
氕氕聚变成氘,一个中子一个质子,没有多余中子,氕氘聚变成氦三,也没有多余中子,氦三再聚变成氦四,多余两个氕,也没有多余的中子,而太阳现在还在积累氦的阶段!
太阳上的另一种产生能量方式:碳氮氧循环
这个过程也不会产生中子,所以从太阳辐射到月球上的粒子中,只有带电的质子和电子,没有不带电的中子,当然太阳的辐射动力机制应该是磁场,日冕物质抛射总是在黑子过程中出现,这就是太阳上超大规模的磁场活动,而中子不带电,理论上无法获得磁场加速而脱离太阳。
质子和电子无法让月壤获得辐射,但它会给月壤带来大量的氦-3,因为质子链反应中就会产生氦-3,这种氦的同位素是核聚变的好燃料,不过现在就是捞回来也没啥用,因为地球上的核聚变技术还在天上飞呢!
另一个问题就是会让月壤带上静电,你看阿波罗宇航员都是灰头土脸的,这些月壤很容易沾上宇航服,而且它们还有棱有角,吸入呼吸道很容易引起宇航员不适,所谓的月球病就是这个原因引起的,但带电的质子和电子都不会让月壤携带辐射。
那么宇宙辐射中有中子吗?
既然太阳辐射不了,宇宙辐射中的中子也是可以的嘛,很可惜,也不行,因为在宇宙中的自由中子是有半衰期的,它大约会在15分钟内衰变,释放一个电子和一个反中微子后变成质子(β衰变),所以无论哪种方式的结果,都是月壤上没有外来物质让其变成辐射的条件。
当然月壤也有本底辐射,比如它本身含有的一些放射性元素,而且嫦娥五号采样的还是2米深的火山熔岩,这是非常有可能的,至于多高,那就不知道了,要看采集到的成分了!
NASA科学家就戴个手套
不过NASA当年采回来的岩石,科学家直接有手拿的,所以只要运气不是特别好,几乎就不太可能采掘到天然放射性物质的月岩。
这个放射性大概可以存在几百年,我觉得真的是十分恐怖了,希望能够好好的控制带回来的这个东西。
虽然月球表面长期受太阳辐射,但是并不能代表月球的土壤就有辐射,在月球表面残酷的环境下土壤是没有辐射的。
不强。因为嫦娥五号带回的土壤并不含有辐射,所以放射性一点都不强。
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