在月球上长期生存是载人深空探测漫长旅途的第一个里程碑。最大限度地利用月球原位资源与能源，可以帮助我们在月球上建立一个兼具生命支撑和支持航天器发射的中继站。

近日，来自南京大学的科学家分析了嫦娥五号飞船带回来的月壤发现，月壤中含有富含铁和钛的化合物，可以作为催化剂，利用阳光和二氧化碳制造氧气和燃料。

科学家从光伏电解、光催化和光热催化三个方面对嫦娥五号月壤的人工光合成性能进行了评估，并基于月壤人工光合成性能提出了可行的月球地外人工光合成策略，为实现“零能耗”的月球生命保障系统奠定了物质基础。

研究团队进而采用月壤作为光伏电解水、光催化水分解、光催化CO2还原、以及光热催化CO2加氢等反应的催化材料，评估其性能。

研究表明，月壤在光伏电解水和光热催化CO2加氢反应中具有较高的性能和选择性。基于以上分析，研究团队针对月球环境，提出利用月壤实现地外人工光合成的可行策略与步骤。即利用月球夜间的极低温度（-173°C），通过凝结将二氧化碳从人类呼吸空气中直接分离。然后嫦娥五号月壤作为水分解的电催化剂和CO2加氢的光热催化剂，将呼吸废气、月球表面开采的水资源等转化为O2、H2、CH4和CH3OH。

这项工作为建立适应月球极端环境的原位资源利用系统提供了潜在方案，并且只需要月球上的太阳能、水和月壤。基于该系统，人类或可实现“零能耗”的地外生命保障系统，真正支持月球探测、研究和旅行。

该工作的相关研究成果以“Extraterrestrial Photosynthesis by Chang’E-5 Lunar Soil”（利用嫦娥五号月壤实现地外光合成）为题，发表在国际权威期刊《焦耳》（Joule）上（https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.04.011）。