Minerały na Księżycu: teorie, projekty górnicze, skład gleby i wymagany poziom rozwoju technologicznego

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-12 11:49

Księżyc jest naturalnym satelitą Ziemi. Pół wieku temu człowiek po raz pierwszy postawił stopę na jego powierzchni. Od tego czasu pojawiły się realne możliwości bezpośrednich badań naukowych powierzchni i wnętrza tego obiektu niebieskiego. Czy na Księżycu są minerały? Czym są te zasoby i czy można je wydobywać? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w naszym artykule.

Księżyc i jego wewnętrzna struktura

Nasza planeta ma tylko jednego naturalnego satelitę - Księżyc. Jest najbliższym Słońcu satelitą w całym Układzie Słonecznym. Księżyc znajduje się w odległości 384 000 kilometrów od Ziemi. Jego promień równikowy wynosi 1738 km, co w przybliżeniu odpowiada promieniowi 0,27 Ziemi.

Zanim zaczniesz mówić o minerałach na Księżycu, powinieneś jak najdokładniej opisać wewnętrzną strukturę tego ciała niebieskiego. Więc co wiedzą dzisiaj naukowcy?

Podobnie jak planeta Ziemia, Księżyc składa się z jądra, płaszcza i zewnętrznej skorupy. Jądro księżycowe jest stosunkowo małe (tylko 350 km średnicy). Zawiera dużo ciekłego żelaza, są też zanieczyszczenia niklem, siarką i kilkoma innymi pierwiastkami. Otacza ją warstwa częściowo stopionego materiału, który powstał w wyniku krystalizacji magmy około 4 miliardów lat temu (niedługo po uformowaniu się samego Księżyca).

Grubość skorupy księżycowej waha się od 10 do 105 kilometrów. Co więcej, jego grubość jest zauważalnie mniejsza po stronie satelity zwróconej w stronę Ziemi. Globalnie w rzeźbie księżyca można wyróżnić dwie strefy: górzystą kontynentalną i obniżoną – tzw. morza księżycowe. Te ostatnie to nic innego jak ogromne kratery powstałe w wyniku bombardowania powierzchni Księżyca przez asteroidy i meteory.

Powierzchnia Księżyca

Przyzwyczailiśmy się już do tego, że pod naszymi stopami znajduje się wielometrowa warstwa skał osadowych – wapieni, piaskowców, iłów. Ale księżyc to nie ziemia. Tutaj wszystko jest inaczej ułożone i po prostu nie ma skał pochodzenia osadowego i nie może być. Cała powierzchnia naszego satelity pokryta jest regolitem lub „glebą księżycową”. Jest to mieszanina drobnego materiału detrytycznego i drobnego pyłu, powstająca w wyniku ciągłego bombardowania meteorytów.

Grubość warstwy regolitu Księżyca może sięgać kilkudziesięciu metrów. A w niektórych obszarach powierzchni nie przekracza dwóch centymetrów. Zewnętrznie ta warstwa przypomina szarobrązową warstwę kurzu. Swoją drogą, jaTermin „regolit” pochodzi od dwóch greckich słów: „lithos” (kamień) i „rheos” (koc). Co ciekawe, zapach regolitu przypominał astronautom przypaloną kawę.

Należy zauważyć, że koszt przetransportowania jednego kilograma materii z Księżyca szacuje się na około 40 tysięcy dolarów. Mimo to Amerykanie w sumie dostarczyli już na Ziemię ponad 300 kilogramów regolitu z różnych części powierzchni satelity. Umożliwiło to naukowcom przeprowadzenie dogłębnej analizy gleby księżycowej.

Jak się okazało, regolit jest luźny i dość niejednorodny. Jednocześnie dobrze skleja się w grudki, co tłumaczy się brakiem filmu tlenkowego. W górnej warstwie regolitu (nie głębszej niż 60 cm) przeważają cząstki o wielkości do jednego milimetra. Gleba księżycowa jest całkowicie odwodniona. Opiera się na baz altach i plagioklazach, które są prawie podobne w składzie do Ziemi.

Więc, czy są jakieś minerały na Księżycu pod warstwą regolitu? Więcej na ten temat dowiesz się w dalszej części naszego artykułu.

Minerały na Księżycu: pełna lista

Nie zapominaj, że Ziemia i Księżyc są w rzeczywistości przyrodnimi siostrami. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby w jelitach naszego jedynego satelity kryły się wrażenia mineralne. Ale jakie minerały są na Księżycu? Zastanówmy się.

Ropa, węgiel, gaz ziemny… Te surowce mineralne nie istnieją i nie mogą istnieć na Księżycu, ponieważ wszystkie są pochodzenia biogenicznego. Ponieważ na naszym satelicie nie ma atmosfery ani życia organicznego, ich powstawaniepo prostu niemożliwe.

Jednakże w trzewiach księżyca leżą różne metale. W szczególności żelazo, aluminium, tytan, tor, chrom, magnez. Skład księżycowego regolitu zawiera również potas, sód, krzem i fosfor. Przy pomocy automatycznej międzyplanetarnej stacji Lunar Prospector, uruchomionej w 1998 roku, można było również określić położenie konkretnego metalu na powierzchni Księżyca. Czyli np. mapa rozmieszczenia toru na Księżycu wygląda tak:

Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie księżycowe skały i minerały można podzielić na trzy grupy:

1. Baz alty mórz księżycowych (piroksen, plagioklaz, ilmenit, oliwin).
2. KREEP-skały (potas, fosfor, pierwiastki ziem rzadkich).
3. ANT-skały (noryt, troktolit, anortozyt).

Między innymi znaczącymi rezerwami wody w postaci lodu odkryto również na Księżycu (łącznie około 1,6 miliarda ton).

Hel-3

Być może głównym i najbardziej obiecującym pod względem rozwoju skamieniałości na Księżycu jest izotop helu-3. Ziemianie uważają to za możliwe paliwo termojądrowe. Tak więc, zdaniem amerykańskiego astronauty Garrisona Schmidta, wydobycie tego lekkiego izotopu helu w niedalekiej przyszłości będzie w stanie rozwiązać problem kryzysu energetycznego na Ziemi.

Hel-3 jest często określany w kręgach naukowych jako „paliwo przyszłości”. Na Ziemi jest to niezwykle rzadkie. Wszystkie rezerwy tego izotopu na naszej planecie są szacowane przez naukowców na nie więcej niż jedną tonę. Na tej podstawie koszt jednego grama substancji wynosi tysiąc dolarów. Jednak jeden gramhel-3 może zastąpić do 15 ton oleju.

Warto zauważyć, że ustalenie procesu wydobycia helu-3 na powierzchni Księżyca nie będzie łatwe. Kłopot w tym, że jedna tona regolitu zawiera tylko 10 mg cennego paliwa. Oznacza to, że aby rozwinąć ten surowiec na powierzchni naszego satelity, konieczne będzie zbudowanie prawdziwego kompleksu wydobywczo-przetwórczego. Oczywiście nie jest to możliwe w nadchodzących dziesięcioleciach.

Projekty wydobywania księżyca

Ludzkość już poważnie myśli o kolonizacji Księżyca i rozwoju jego zasobów mineralnych. Teoretyczne wydobycie na Księżycu jest całkowicie możliwe. Ale w praktyce jest to bardzo trudne do wdrożenia. Rzeczywiście, do tego na powierzchni naszego satelity konieczne będzie stworzenie odpowiedniej infrastruktury przemysłowej. Co więcej, wszystko, czego potrzebujesz, będzie musiało zostać przywiezione z Ziemi - materiały, woda, paliwo, sprzęt itp.

Jednak niektóre projekty są już opracowywane. Tym samym amerykańska firma SEC planuje poważnie zaangażować się w wydobycie lodu księżycowego i produkcję na jego podstawie paliwa do statków kosmicznych. W tym celu planuje się wykorzystanie zarówno robotów, jak i żywych ludzi. Pod koniec 2017 roku NASA ogłosiła akceptację wniosków z propozycjami technologicznymi wydobycia zasobów z obiektów kosmicznych. Specjaliści z tego działu mają nadzieję, że do 2025 roku górnictwo stanie się rzeczywistością.

Ale Chiny są poważnie zainteresowane pierwiastkami ziem rzadkich zawartych w skorupie księżycowej. Uczyć się i opanowaćtego zasobu kraj planuje utworzenie na Księżycu specjalnej bazy badawczej. Federacja Rosyjska nie pozostaje w tyle za czołowymi potęgami kosmicznymi. Do 2025 roku Roscosmos planuje stworzyć serię robotów do wydobywania na Księżycu.

Na zakończenie…

Na Księżycu nie ma żadnych minerałów. Przynajmniej w naszym ziemskim rozumieniu tego terminu. Niemniej jednak w skorupie księżycowej znaleziono szereg metali, w szczególności w regolicie. Wśród nich są żelazo, aluminium, tytan, tor, chrom, magnez i inne. Wydobycie surowców mineralnych na powierzchni Księżyca jest teoretycznie możliwe, ale praktycznie jeszcze niewykonalne.