Minerāli uz Mēness: teorijas, ieguves projekti, augsnes sastāvs un nepieciešamais tehnoloģiskās attīstības līmenis

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:46

Mēness ir dabisks Zemes pavadonis. Pirms pusgadsimta cilvēks pirmo reizi spēra kāju uz tās virsmas. Kopš tā laika ir parādījušās reālas iespējas tiešiem zinātniskiem pētījumiem par šī debess objekta virsmu un iekšpusi. Vai uz Mēness ir minerāli? Kas ir šie resursi, un vai tos var iegūt? Atbildes uz šiem jautājumiem atradīsit mūsu rakstā.

Mēness un tā iekšējā struktūra

Mūsu planētai ir tikai viens dabiskais pavadonis - Mēness. Tas ir Saulei tuvākais satelīts visā Saules sistēmā. Mēness atrodas 384 000 kilometru attālumā no Zemes. Tā ekvatoriālais rādiuss ir 1738 km, kas aptuveni atbilst 0,27 Zemes rādiusam.

Pirms runāt par minerāliem uz Mēness, pēc iespējas sīkāk jāapraksta šī debess ķermeņa iekšējā uzbūve. Tātad, ko zinātnieki šodien zina?

Tāpat kā planēta Zeme, arī Mēness sastāv no kodola, mantijas un ārējās garozas. Mēness kodols ir salīdzinoši mazs (tikai 350 km diametrā). Tas satur daudz šķidrā dzelzs, ir arī niķeļa, sēra un dažu citu elementu piemaisījumi. Ap kodolu ir daļēji izkausēta materiāla slānis, kas radies magmas kristalizācijas rezultātā pirms aptuveni 4 miljardiem gadu (īsi pēc paša Mēness veidošanās).

Mēness garozas biezums svārstās no 10 līdz 105 kilometriem. Turklāt tā biezums ir ievērojami mazāks tajā satelīta pusē, kas ir vērsts pret Zemi. Globāli Mēness reljefā var izdalīt divas zonas: kalnainā kontinentālā un pazeminātā - tā sauktās Mēness jūras. Pēdējie ir nekas vairāk kā milzīgi krāteri, kas izveidojušies asteroīdu un meteoru bombardēšanas rezultātā pret Mēness virsmu.

Mēness virsma

Esam jau pieraduši apzināties, ka zem mūsu kājām ir daudzmetrīgs nogulumiežu slānis - kaļķakmeņi, smilšakmeņi, māli. Bet mēness nav zeme. Šeit viss ir sakārtots savādāk, un nogulumiežu izcelsmes iežu vienkārši nav un nevar būt. Visa mūsu satelīta virsma ir pārklāta ar regolītu jeb "mēness augsni". Tas ir smalku detritu materiālu un smalku putekļu maisījums, kas veidojas pastāvīgas meteorīta bombardēšanas rezultātā.

Mēness regolīta slāņa biezums var sasniegt vairākus desmitus metru. Un dažās virsmas vietās tas nepārsniedz divus centimetrus. Ārēji šis slānis atgādina pelēkbrūnu putekļu segu. Starp citu, es patsTermins "regolīts" nāk no diviem grieķu vārdiem: "litoss" (akmens) un "rheos" (sega). Interesanti, ka regolīta smarža astronautiem atgādināja piedegušu kafiju.

Jāpiebilst, ka viena kilograma vielas transportēšanas izmaksas no Mēness tiek lēstas aptuveni 40 tūkstošu dolāru apmērā. Neskatoties uz to, amerikāņi kopumā jau ir nogādājuši uz Zemi vairāk nekā 300 kilogramus regolīta no dažādām satelīta virsmas daļām. Tas ļāva zinātniekiem veikt rūpīgu Mēness augsnes analīzi.

Kā izrādījās, regolīts ir vaļīgs un diezgan neviendabīgs. Tajā pašā laikā tas labi salīp kopā kunkuļos, kas izskaidrojams ar oksīda plēves neesamību. Augšējā regolīta slānī (ne dziļāk par 60 cm) dominē daļiņas, kuru izmērs ir līdz vienam milimetram. Mēness augsne ir pilnībā dehidrēta. Tas ir balstīts uz baz altiem un plagioklāzēm, kuru sastāvs ir gandrīz līdzīgs Zemei.

Tātad, vai uz Mēness zem regolīta slāņa ir kādi minerāli? Vairāk par to uzzināsit vēlāk mūsu rakstā.

Minerāli uz Mēness: pilns saraksts

Neaizmirstiet, ka Zeme un Mēness patiesībā ir pusmāsas. Tāpēc ir maz ticams, ka mūsu vienīgā satelīta zarnas slēpj minerālu sajūtas. Bet tomēr kādi minerāli ir uz Mēness? Izdomāsim.

Nafta, ogles, dabasgāze… Šo derīgo izrakteņu uz Mēness nav un nevar pastāvēt, jo tie visi ir biogēnas izcelsmes. Tā kā uz mūsu satelīta nav atmosfēras vai organiskas dzīvības, to veidošanāsvienkārši neiespējami.

Tomēr mēness zarnās guļ dažādi metāli. Jo īpaši dzelzs, alumīnijs, titāns, torijs, hroms, magnijs. Mēness regolīta sastāvā ir arī kālijs, nātrijs, silīcijs un fosfors. Ar 1998. gadā palaistās automātiskās starpplanētu stacijas Lunar Prospector palīdzību bija iespējams noteikt arī konkrēta metāla lokalizāciju uz Mēness virsmas. Tā, piemēram, torija izplatības karte uz Mēness izskatās šādi:

Kopumā visus Mēness iežus un minerālus var iedalīt trīs grupās:

Mēness jūru baz alts (piroksēns, plagioklāzs, ilmenīts, olivīns).
KREEP ieži (kālijs, fosfors, retzemju elementi).
ANT-ieži (norīts, troktolīts, anortozīts).

Cita starpā uz Mēness ir atklātas arī ievērojamas ūdens rezerves ledus veidā (kopā aptuveni 1,6 miljardi tonnu).

Hēlijs-3

Iespējams, galvenais un daudzsološākais fosiliju attīstības ziņā uz Mēness ir hēlija-3 izotops. Zemes iedzīvotāji to uzskata par iespējamu kodoltermisko degvielu. Tādējādi, pēc amerikāņu astronauta Garisons Šmita domām, šī vieglā hēlija izotopa ekstrakcija tuvākajā nākotnē spēs atrisināt enerģētiskās krīzes problēmu uz Zemes.

Hēlijs-3 zinātnieku aprindās bieži tiek dēvēts par "nākotnes degvielu". Uz Zemes tas ir ārkārtīgi reti. Zinātnieki lēš, ka visas šī izotopa rezerves uz mūsu planētas nepārsniedz vienu tonnu. Pamatojoties uz to, viena grama vielas izmaksas ir vienādas ar tūkstoš dolāru. Tomēr viens gramshēlijs-3 var aizstāt līdz 15 tonnām eļļas.

Ir vērts atzīmēt, ka hēlija-3 ieguves procesu noteikt uz Mēness virsmas nebūs viegli. Problēma ir tā, ka vienā tonnā regolīta ir tikai 10 mg vērtīgas degvielas. Tas ir, lai attīstītu šo resursu uz mūsu satelīta virsmas, būs nepieciešams izveidot īstu ieguves un apstrādes kompleksu. Acīmredzot tas nav iespējams nākamajās desmitgadēs.

Mēness ieguves projekti

Cilvēce jau nopietni domā par Mēness kolonizāciju un tā derīgo izrakteņu attīstību. Teorētiskā ieguve uz Mēness ir pilnīgi iespējama. Bet praksē to ir ļoti grūti īstenot. Patiešām, šim nolūkam uz mūsu satelīta virsmas būs jāizveido atbilstoša rūpnieciskā infrastruktūra. Turklāt viss nepieciešamais būs jāved no Zemes - materiāli, ūdens, degviela, aprīkojums utt.

Tomēr atsevišķi projekti jau tiek izstrādāti. Tādējādi amerikāņu kompānija SEC plāno nopietni nodarboties ar Mēness ledus ieguvi un uz tā bāzes ražotu degvielas ražošanu kosmosa kuģiem. Šim nolūkam plānots izmantot gan robotus, gan dzīvos cilvēkus. 2017. gada nogalē NASA paziņoja par pieteikumu pieņemšanu ar tehnoloģiskiem priekšlikumiem resursu ieguvei no kosmosa objektiem. Šīs nodaļas speciālisti cer, ka ieguve kļūs par realitāti līdz 2025. gadam.

Bet Ķīna ir nopietni ieinteresēta retzemju elementos, kas atrodas Mēness garozā. Mācīties un apgūtšī resursa valsts plāno izveidot īpašu izpētes bāzi uz Mēness. Krievijas Federācija neatpaliek no vadošajām kosmosa lielvalstīm. Līdz 2025. gadam Roscosmos plāno izveidot virkni robotu ieguvei uz Mēness.

Nobeigumā…

Uz Mēness nav minerālu kā tādu. Vismaz mūsu, zemes, šī termina izpratnē. Tomēr Mēness garozā, jo īpaši regolītā, ir atrasti vairāki metāli. Starp tiem ir dzelzs, alumīnijs, titāns, torijs, hroms, magnijs un citi. Derīgo izrakteņu ieguve uz Mēness virsmas teorētiski ir iespējama, bet praktiski vēl nav iespējama.