แร่บนดวงจันทร์: ทฤษฎี โครงการขุด องค์ประกอบของดิน และระดับการพัฒนาเทคโนโลยีที่จำเป็น

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:52

ดวงจันทร์เป็นบริวารธรรมชาติของโลก ครึ่งศตวรรษก่อน มนุษย์เริ่มก้าวเท้าบนพื้นผิวของมันเป็นครั้งแรก ตั้งแต่นั้นมา โอกาสที่แท้จริงก็ได้ปรากฏขึ้นสำหรับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์โดยตรงเกี่ยวกับพื้นผิวและภายในของวัตถุท้องฟ้านี้ มีแร่ธาตุบนดวงจันทร์หรือไม่? ทรัพยากรเหล่านี้คืออะไรและสามารถขุดได้? คุณจะพบคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ในบทความของเรา

ดวงจันทร์และโครงสร้างภายใน

โลกของเรามีบริวารธรรมชาติเพียงดวงเดียว - ดวงจันทร์ เป็นดาวเทียมที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในระบบสุริยะทั้งหมด ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลก 384,000 กิโลเมตร รัศมีเส้นศูนย์สูตรอยู่ที่ 1,738 กม. ซึ่งใกล้เคียงกับรัศมีโลก 0.27 อย่างโดยประมาณ

ก่อนที่จะพูดถึงแร่ธาตุบนดวงจันทร์ คุณควรอธิบายโครงสร้างภายในของเทห์ฟากฟ้านี้อย่างละเอียดที่สุด วันนี้นักวิทยาศาสตร์รู้อะไรบ้าง

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์โลก ดวงจันทร์ประกอบด้วยแกนกลาง เสื้อคลุม และเปลือกนอก แกนดวงจันทร์ค่อนข้างเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 350 กม.) ประกอบด้วยธาตุเหล็กเหลวจำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีสิ่งสกปรกจากนิกเกิล กำมะถัน และองค์ประกอบอื่นๆ รอบแกนกลางเป็นชั้นของวัสดุหลอมละลายบางส่วนที่เกิดจากการตกผลึกของแมกมาเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน (ไม่นานหลังจากการก่อตัวของดวงจันทร์เอง)

เปลือกดวงจันทร์มีความหนาตั้งแต่ 10 ถึง 105 กิโลเมตร ยิ่งไปกว่านั้น ความหนาของมันมีขนาดเล็กลงอย่างเห็นได้ชัดที่ด้านข้างของดาวเทียมที่หันไปทางโลก ทั่วโลกสามารถแยกแยะได้สองโซนในการบรรเทาจันทรคติ: ทวีปที่มีภูเขาและที่ต่ำกว่า - ที่เรียกว่าทะเลจันทรคติ ส่วนหลังไม่มีอะไรมากไปกว่าหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่เกิดจากการถล่มพื้นผิวดวงจันทร์โดยดาวเคราะห์น้อยและอุกกาบาต

พื้นผิวดวงจันทร์

เราเคยชินกับการตระหนักว่าภายใต้เท้าของเรามีชั้นหินตะกอนหลายเมตร - หินปูน, หินทราย, ดินเหนียว แต่ดวงจันทร์ไม่ใช่โลก ที่นี่ทุกอย่างถูกจัดเรียงแตกต่างกันและไม่มีหินที่มีตะกอนและไม่สามารถเป็นได้ พื้นผิวทั้งหมดของดาวเทียมของเราถูกปกคลุมด้วยเรโกลิธหรือ "ดินดวงจันทร์" นี่คือส่วนผสมของวัสดุที่เป็นอันตรายและฝุ่นละเอียด ซึ่งเกิดจากการทิ้งระเบิดของอุกกาบาตอย่างต่อเนื่อง

ความหนาของชั้นเรโกลิธของดวงจันทร์สามารถเข้าถึงได้หลายสิบเมตร และในบางพื้นที่ของพื้นผิวก็ไม่เกินสองเซนติเมตร ภายนอกชั้นนี้คล้ายกับผ้าห่มสีเทาน้ำตาล โดยวิธีการที่ฉันเองคำว่า "regolith" มาจากคำภาษากรีกสองคำ: "lithos" (หิน) และ "rheos" (ผ้าห่ม) กลิ่นของเรโกลิธชวนให้นึกถึงกาแฟไหม้ๆ ของนักบินอวกาศอย่างน่าประหลาด

ควรสังเกตว่าค่าใช้จ่ายในการขนส่งสสารหนึ่งกิโลกรัมจากดวงจันทร์นั้นอยู่ที่ประมาณ 40,000 ดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม ชาวอเมริกันทั้งหมดได้ส่งเรโกลิธมากกว่า 300 กิโลกรัมมายังโลกจากส่วนต่างๆ ของพื้นผิวดาวเทียม ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์ดินบนดวงจันทร์อย่างละเอียดได้

ปรากฏว่ารีโกลิธหลวมและค่อนข้างต่างกัน ในเวลาเดียวกัน มันเกาะติดกันเป็นก้อนได้ดี ซึ่งอธิบายได้จากการไม่มีฟิล์มออกไซด์ ในชั้นบนของ regolith (ไม่เกิน 60 ซม.) อนุภาคที่มีขนาดไม่เกินหนึ่งมิลลิเมตรจะมีอิทธิพลเหนือ ดินทางจันทรคติถูกคายน้ำอย่างสมบูรณ์ มีพื้นฐานมาจากหินบะซอลต์และพลาจิโอคลาสซึ่งมีองค์ประกอบเกือบคล้ายกับโลก

มีแร่ธาตุบนดวงจันทร์อยู่ใต้ชั้นหินรีโกลิธบ้างไหม? คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลังในบทความของเรา

แร่บนดวงจันทร์: รายการทั้งหมด

อย่าลืมว่าโลกและดวงจันทร์เป็นพี่น้องกัน ดังนั้นจึงไม่น่าเป็นไปได้ที่ลำไส้ของดาวเทียมดวงเดียวของเราจะซ่อนความรู้สึกแร่ แต่ยังมีแร่ธาตุอะไรอยู่บนดวงจันทร์? คิดออก

น้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ… แร่ธาตุเหล่านี้ไม่มีและไม่สามารถอยู่บนดวงจันทร์ได้ เนื่องจากล้วนเป็นแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ เนื่องจากไม่มีบรรยากาศหรือสิ่งมีชีวิตอินทรีย์บนดาวเทียมของเรา การก่อตัวของพวกมันเป็นไปไม่ได้เลย

อย่างไรก็ตาม โลหะต่างๆ อยู่ในส่วนลึกของดวงจันทร์ โดยเฉพาะเหล็ก อะลูมิเนียม ไททาเนียม ทอเรียม โครเมียม แมกนีเซียม องค์ประกอบของดวงจันทร์เรโกลิธยังประกอบด้วยโพแทสเซียม โซเดียม ซิลิกอน และฟอสฟอรัส ด้วยความช่วยเหลือของสถานีอวกาศอัตโนมัติ Lunar Prospector ซึ่งเปิดตัวในปี 1998 ก็ยังเป็นไปได้ที่จะระบุตำแหน่งของโลหะบางชนิดบนพื้นผิวดวงจันทร์ ตัวอย่างเช่น แผนที่การกระจายทอเรียมบนดวงจันทร์จะมีลักษณะดังนี้:

โดยทั่วไป หินดวงจันทร์และแร่ธาตุทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

1. หินบะซอลต์แห่งท้องทะเล (pyroxene, plagioclase, ilmenite, olivine)
2. หิน KREEP (โพแทสเซียม ฟอสฟอรัส ธาตุหายาก)
3. ANT-rocks (นอไรท์, ทรอคโทไลต์, อะนอร์โธไซต์)

เหนือสิ่งอื่นใด มีการค้นพบแหล่งน้ำขนาดใหญ่ในรูปของน้ำแข็งบนดวงจันทร์ (รวมประมาณ 1.6 พันล้านตัน)

ฮีเลียม-3

บางทีสิ่งที่หลักและมีแนวโน้มมากที่สุดในแง่ของการพัฒนาฟอสซิลบนดวงจันทร์ก็คือไอโซโทปฮีเลียม-3 ชาวโลกถือว่ามันเป็นเชื้อเพลิงแสนสาหัสที่เป็นไปได้ ดังนั้น ตามรายงานของ Garrison Schmidt นักบินอวกาศชาวอเมริกัน การสกัดไอโซโทปฮีเลียมเบานี้ในอนาคตอันใกล้นี้ จะสามารถแก้ปัญหาวิกฤตพลังงานบนโลกได้

ฮีเลียม-3 มักเรียกกันว่า "เชื้อเพลิงแห่งอนาคต" ในแวดวงวิทยาศาสตร์ บนโลกนี้หายากมาก ปริมาณสำรองทั้งหมดของไอโซโทปนี้บนโลกของเรานั้นประเมินโดยนักวิทยาศาสตร์ไม่เกินหนึ่งตัน จากสิ่งนี้ ราคาของสารหนึ่งกรัมมีค่าเท่ากับหนึ่งพันดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม หนึ่งกรัมฮีเลียม-3 สามารถทดแทนน้ำมันได้มากถึง 15 ตัน

น่าสังเกตว่าการสร้างกระบวนการสกัดฮีเลียม-3 บนพื้นผิวดวงจันทร์ไม่ใช่เรื่องง่าย ปัญหาคือรีโกลิธ 1 ตันมีเชื้อเพลิงล้ำค่าเพียง 10 มก. นั่นคือเพื่อพัฒนาทรัพยากรนี้บนพื้นผิวของดาวเทียมของเรา จำเป็นต้องสร้างคอมเพล็กซ์การขุดและการประมวลผลที่แท้จริง แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ในทศวรรษหน้า

โครงการขุดดวงจันทร์

มนุษยชาติกำลังคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับการล่าอาณานิคมของดวงจันทร์และการพัฒนาทรัพยากรแร่ การขุดบนดวงจันทร์ตามทฤษฎีเป็นไปได้ทั้งหมด แต่ในทางปฏิบัติ การดำเนินการนี้ทำได้ยากมาก สำหรับสิ่งนี้ บนพื้นผิวของดาวเทียมของเรา จำเป็นต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานทางอุตสาหกรรมที่เหมาะสม ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งของที่จำเป็นจะต้องนำมาจากดิน ทั้งวัสดุ น้ำ เชื้อเพลิง อุปกรณ์ ฯลฯ

อย่างไรก็ตาม บางโครงการกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ดังนั้น บริษัท ก.ล.ต. ของอเมริกาจึงวางแผนที่จะดำเนินการอย่างจริงจังในการสกัดน้ำแข็งจากดวงจันทร์และการผลิตเชื้อเพลิงสำหรับยานอวกาศ สำหรับเรื่องนี้ ได้มีการวางแผนไว้ว่าจะใช้ทั้งหุ่นยนต์และมนุษย์ที่มีชีวิต ณ สิ้นปี 2560 นาซ่าประกาศยอมรับแอปพลิเคชันพร้อมข้อเสนอทางเทคโนโลยีสำหรับการดึงทรัพยากรจากวัตถุอวกาศ ผู้เชี่ยวชาญของแผนกนี้หวังว่าการขุดจะกลายเป็นจริงภายในปี 2025

แต่จีนสนใจธาตุหายากที่มีอยู่ในเปลือกโลกอย่างจริงจัง เพื่อการศึกษาและปริญญาโทของทรัพยากรนี้ ประเทศวางแผนที่จะสร้างฐานการวิจัยพิเศษบนดวงจันทร์ สหพันธรัฐรัสเซียไม่ล้าหลังผู้นำด้านอวกาศ ภายในปี 2025 Roscosmos วางแผนที่จะสร้างชุดหุ่นยนต์สำหรับการขุดบนดวงจันทร์

สรุป…

ไม่มีแร่ธาตุบนดวงจันทร์เช่นนี้ อย่างน้อยก็ในความเข้าใจของเราในโลกนี้ อย่างไรก็ตาม พบโลหะจำนวนหนึ่งในเปลือกดวงจันทร์โดยเฉพาะในเรโกลิธ ในหมู่พวกเขามีเหล็ก, อลูมิเนียม, ไทเทเนียม, ทอเรียม, โครเมียม, แมกนีเซียมและอื่น ๆ การสกัดทรัพยากรแร่บนพื้นผิวดวงจันทร์เป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติยังไม่สามารถทำได้