المعادن على القمر: النظريات ، مشاريع التعدين ، تكوين التربة والمستوى المطلوب للتطور التكنولوجي

2024 مؤلف: Henry Conors | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-12 03:43

القمر هو القمر الصناعي الطبيعي للأرض. منذ نصف قرن ، وطأ الإنسان قدمه لأول مرة على سطحه. منذ ذلك الحين ، ظهرت فرص حقيقية لإجراء دراسات علمية مباشرة على سطح وداخل هذا الجسم السماوي. هل توجد معادن على القمر؟ ما هي هذه الموارد ، وهل يمكن تعدينها؟ ستجد إجابات لهذه الأسئلة في مقالتنا.

القمر وبنيته الداخلية

كوكبنا له قمر صناعي واحد فقط - القمر. إنه أقرب قمر صناعي للشمس في النظام الشمسي بأكمله. يبعد القمر عن الأرض مسافة 384 ألف كيلومتر. نصف قطرها الاستوائي هو 1،738 كم ، وهو ما يتوافق تقريبًا مع نصف قطر الأرض 0.27.

قبل الحديث عن المعادن على القمر ، يجب أن تصف الهيكل الداخلي لهذا الجسم السماوي بأكبر قدر ممكن من التفاصيل. إذن ماذا يعرف العلماء اليوم؟

مثل كوكب الأرض ، يتكون القمر من قلب وغطاء وقشرة خارجية. نواة القمر صغيرة نسبيًا (قطرها 350 كم فقط). يحتوي على نسبة عالية من الحديد السائل ، كما توجد شوائب من النيكل والكبريت وبعض العناصر الأخرى. يحيط باللب طبقة من مادة منصهرة جزئيًا نتجت عن تبلور الصهارة منذ حوالي 4 مليارات سنة (بعد فترة وجيزة من تكوين القمر نفسه).

يتراوح سمك القشرة القمرية من 10 إلى 105 كيلومترات. علاوة على ذلك ، فإن سمكه أصغر بشكل ملحوظ على جانب القمر الصناعي الذي يواجه الأرض. على الصعيد العالمي ، يمكن تمييز منطقتين في التضاريس القمرية: قارية جبلية ومنخفضة - ما يسمى بالبحار القمرية. هذه الأخيرة ليست أكثر من فوهات ضخمة تشكلت نتيجة قصف سطح القمر بواسطة الكويكبات والنيازك.

سطح القمر

لقد اعتدنا بالفعل على إدراك أنه توجد تحت أقدامنا طبقة متعددة الأمتار من الصخور الرسوبية - الحجر الجيري ، والحجر الرملي ، والطين. لكن القمر ليس الأرض. هنا يتم ترتيب كل شيء بشكل مختلف ، ولا توجد صخور من أصل رسوبي ولا يمكن أن تكون كذلك. سطح القمر الصناعي بأكمله مغطى بالثرى أو "تربة القمر". هذا خليط من المواد الرفيعة الدقيقة والغبار الناعم ، تكونت نتيجة القصف النيزكي المستمر.

يمكن أن يصل سمك طبقة الثرى للقمر إلى عدة عشرات من الأمتار. وفي بعض مناطق السطح لا يتجاوز السنتيمتر. ظاهريًا ، تشبه هذه الطبقة بطانية من الغبار ذات اللون الرمادي والبني. بالمناسبة نفسيمصطلح "regolith" يأتي من كلمتين يونانيتين: "lithos" (حجر) و "rheos" (بطانية). اللافت للنظر أن رائحة الثرى ذكّرت رواد الفضاء بقهوة محترقة.

وتجدر الإشارة إلى أن تكلفة نقل كيلوغرام واحد من المادة من القمر تقدر بنحو 40 ألف دولار. ومع ذلك ، فإن الأمريكيين ، في المجموع ، قد سلموا بالفعل أكثر من 300 كيلوغرام من الثرى إلى الأرض من أجزاء مختلفة من سطح القمر الصناعي. سمح هذا للعلماء بإجراء تحليل شامل للتربة القمرية.

كما اتضح ، الثرى فضفاض وغير متجانس تمامًا. في الوقت نفسه ، تلتصق ببعضها البعض جيدًا في كتل ، وهو ما يفسره عدم وجود فيلم أكسيد. في الطبقة العليا من الثرى (التي لا يزيد عمقها عن 60 سم) ، تسود الجسيمات التي يصل حجمها إلى مليمتر واحد. التربة القمرية جافة تمامًا. يعتمد على البازلت و بلاجيوجلاز ، والتي تتشابه تقريبًا في تكوينها مع الأرض.

إذن ، هل هناك أي معادن على القمر تحت طبقة الثرى؟ سوف تتعلم المزيد حول هذا لاحقًا في مقالتنا.

المعادن على القمر: القائمة الكاملة

لا تنسوا أن الأرض والقمر في الحقيقة غير أخوات. لذلك ، من غير المحتمل أن تخفي أحشاء قمرنا الصناعي الوحيد أي أحاسيس معدنية. ولكن مع ذلك ، ما هي المعادن الموجودة على القمر؟ دعونا نفهم الأمر.

النفط والفحم والغاز الطبيعي … هذه الموارد المعدنية غير موجودة ولا يمكن أن توجد على القمر ، لأنها كلها من أصل حيوي. نظرًا لعدم وجود غلاف جوي أو حياة عضوية على قمرنا الصناعي ، تكوينهاببساطة مستحيل.

ومع ذلك ، توجد معادن مختلفة في أحشاء القمر. على وجه الخصوص ، الحديد والألمنيوم والتيتانيوم والثوريوم والكروم والمغنيسيوم. يحتوي تكوين الثرى القمري أيضًا على البوتاسيوم والصوديوم والسيليكون والفوسفور. بمساعدة محطة Lunar Prospector الآلية بين الكواكب ، التي تم إطلاقها في عام 1998 ، كان من الممكن أيضًا تحديد توطين معدن معين على سطح القمر. لذلك ، على سبيل المثال ، تبدو خريطة توزيع الثوريوم على القمر كما يلي:

بشكل عام ، يمكن تقسيم جميع الصخور القمرية والمعادن إلى ثلاث مجموعات:

1. بازلت البحار القمرية (بيروكسين ، بلاجيوجلاز ، إيلمينيت ، أوليفين).
2. صخور كريب (بوتاسيوم ، فوسفور ، عناصر أرضية نادرة).
3. صخور ANT (نوريت ، تروكتوليت ، أنورثوسيت).

من بين أشياء أخرى ، تم اكتشاف احتياطيات كبيرة من المياه على شكل جليد على سطح القمر (حوالي 1.6 مليار طن في المجموع).

الهليوم 3

ربما يكون نظير الهيليوم 3 هو النظير الرئيسي والأكثر واعدة من حيث تطور الحفريات على القمر. يعتبره أبناء الأرض وقودًا نوويًا حراريًا محتملاً. وبالتالي ، وفقًا لرائد الفضاء الأمريكي Garrison Schmidt ، فإن استخراج هذا النظير الخفيف من الهيليوم في المستقبل القريب سيكون قادرًا على حل مشكلة أزمة الطاقة على الأرض.

غالبًا ما يشار إلى الهيليوم 3 على أنه "وقود المستقبل" في الأوساط العلمية. على الأرض ، إنه نادر للغاية. يقدر العلماء جميع احتياطيات هذا النظير على كوكبنا بما لا يزيد عن طن واحد. وبناءً على ذلك ، فإن تكلفة جرام واحد من مادة ما تساوي ألف دولار. ومع ذلك ، غرام واحديمكن أن يحل الهليوم -3 محل ما يصل إلى 15 طنًا من النفط.

وتجدر الإشارة إلى أنه لن يكون من السهل إنشاء عملية استخراج الهليوم 3 على سطح القمر. المشكلة هي أن طنًا واحدًا من الثرى يحتوي فقط على 10 ملغ من الوقود الثمين. أي لتطوير هذا المورد على سطح قمرنا الصناعي ، سيكون من الضروري بناء مجمع تعدين ومعالجة حقيقي. من الواضح أن هذا لن يكون ممكنا في العقود القادمة

مشاريع التعدين على القمر

تفكر الإنسانية بالفعل بجدية في استعمار القمر ، وتنمية موارده المعدنية. التعدين النظري على القمر ممكن تمامًا. لكن من الناحية العملية ، هذا صعب التنفيذ للغاية. في الواقع ، لهذا ، على سطح قمرنا الصناعي ، سيكون من الضروري إنشاء بنية تحتية صناعية مناسبة. علاوة على ذلك ، يجب إحضار كل ما تحتاجه من الأرض - المواد ، والمياه ، والوقود ، والمعدات ، وما إلى ذلك.

ومع ذلك ، هناك بعض المشاريع قيد التطوير بالفعل. وبالتالي ، تخطط شركة SEC الأمريكية للانخراط بجدية في استخراج الجليد القمري وإنتاج وقود للمركبات الفضائية القائمة عليه. لهذا ، تم التخطيط لاستخدام كل من الروبوتات والأشخاص الأحياء. في نهاية عام 2017 ، أعلنت وكالة ناسا قبول التطبيقات مع المقترحات التكنولوجية لاستخراج الموارد من الأجسام الفضائية. يأمل المتخصصون في هذا القسم أن يصبح التعدين حقيقة بحلول عام 2025.

لكن الصين مهتمة بجدية بالعناصر الأرضية النادرة الموجودة في القشرة القمرية. للدراسة والإتقانمن هذا المورد ، تخطط الدولة لإنشاء قاعدة بحثية خاصة على القمر. لا يتخلف الاتحاد الروسي عن القوى الفضائية الرائدة. بحلول عام 2025 ، تخطط شركة Roscosmos لإنشاء سلسلة من الروبوتات للتعدين على القمر.

في الختام…

لا توجد معادن على القمر على هذا النحو. على الأقل في فهمنا الأرضي لهذا المصطلح. ومع ذلك ، تم العثور على عدد من المعادن في القشرة القمرية ، على وجه الخصوص ، في الثرى. من بينها الحديد والألمنيوم والتيتانيوم والثوريوم والكروم والمغنيسيوم وغيرها. إن استخراج الموارد المعدنية على سطح القمر ممكن نظريًا ، لكنه غير ممكن عمليًا بعد.