Айдағы пайдалы қазбалар: теориялар, тау-кен жобалары, топырақ құрамы және технологиялық дамудың қажетті деңгейі

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-12 09:56

Ай – Жердің табиғи серігі. Жарты ғасыр бұрын адам алғаш рет оның бетіне аяқ басқан. Содан бері осы аспан нысанының беті мен ішкі бетін тікелей ғылыми зерттеуге нақты мүмкіндіктер пайда болды. Айда минералдар бар ма? Бұл ресурстар қандай және оларды өндіруге бола ма? Бұл сұрақтардың жауабын біздің мақаладан табасыз.

Ай және оның ішкі құрылымы

Біздің планетада бір ғана табиғи серігі бар - Ай. Бұл бүкіл күн жүйесіндегі Күнге ең жақын жер серігі. Ай Жерден 384 000 шақырым қашықтықта орналасқан. Оның экваторлық радиусы 1738 км, бұл шамамен Жердің 0,27 радиусына сәйкес келеді.

Айдағы минералдар туралы айтпас бұрын, осы аспан денесінің ішкі құрылымын барынша егжей-тегжейлі сипаттау керек. Сонымен ғалымдар бүгін не біледі?

Ай Жер планетасы сияқты ядродан, мантиядан және сыртқы қыртыстан тұрады. Айдың ядросы салыстырмалы түрде кішкентай (диаметрі небәрі 350 км). Оның құрамында көп сұйық темір бар, сонымен қатар никельдің, күкірттің және кейбір басқа элементтердің қоспалары бар. Ядроның айналасында шамамен 4 миллиард жыл бұрын (Айдың өзі пайда болғаннан кейін көп ұзамай) магманың кристалдануы нәтижесінде пайда болған жартылай балқыған материал қабаты жатыр.

Ай қыртысының қалыңдығы 10-нан 105 километрге дейін өзгереді. Оның үстіне, оның қалыңдығы жер серігінің Жерге қараған жағында айтарлықтай кішірек. Дүние жүзінде ай рельефінде екі аймақты бөлуге болады: таулы континенттік және аласа - ай теңіздері деп аталатындар. Соңғысы астероидтар мен метеорлардың Айдың бетін бомбалауы нәтижесінде пайда болған үлкен кратерлерден басқа ештеңе емес.

Ай беті

Табанымыздың астында көп метрлік шөгінді тау жыныстары – әктас, құмтас, саз балшықтары жатқанын түсінуге дағдыланып қалдық. Бірақ ай жер емес. Мұнда бәрі басқаша реттелген және шөгінді текті тау жыныстары жоқ және болуы мүмкін емес. Біздің жер серігіміздің бүкіл беті реголитпен немесе «ай топырағымен» жабылған. Бұл метеориттердің тұрақты бомбалауы нәтижесінде пайда болған ұсақ детриттік материал мен ұсақ шаңның қоспасы.

Айдың реголит қабатының қалыңдығы бірнеше ондаған метрге жетуі мүмкін. Ал бетінің кейбір жерлерінде ол екі сантиметрден аспайды. Сырттай бұл қабат шаңның сұр-қоңыр жамылғысына ұқсайды. Айтпақшы, өзім«Реголит» термині екі грек сөзінен шыққан: «литос» (тас) және «реос» (көрпе). Бір қызығы, реголиттің иісі ғарышкерлерге күйдірілген кофені еске түсірді.

Айдан бір келі затты тасымалдау құны шамамен 40 мың долларға бағаланғанын айта кеткен жөн. Соған қарамастан, американдықтар Жерге спутник бетінің әртүрлі бөліктерінен барлығы 300 келіден астам реголит жеткізіп үлгерді. Бұл ғалымдарға Ай топырағын мұқият талдауға мүмкіндік берді.

Анықталғандай, реголит бос және біркелкі емес. Сонымен бірге ол кесектерге жақсы жабысады, бұл оксидті пленканың болмауымен түсіндіріледі. Реголиттің жоғарғы қабатында (тереңдігі 60 см-ден аспайтын) өлшемі бір миллиметрге дейінгі бөлшектер басым. Ай топырағы толығымен сусызданған. Ол құрамы жағынан Жерге дерлік ұқсас базальттар мен плагиоклаздарға негізделген.

Сонымен, Айда реголит қабатының астында минералдар бар ма? Бұл туралы толығырақ мақаламыздан кейінірек біле аласыз.

Айдағы минералдар: толық тізім

Жер мен Ай, шын мәнінде, туыс екенін ұмытпа. Сондықтан біздің жалғыз серігіміздің ішектері минералды сезімдерді жасыруы екіталай. Дегенмен, Айда қандай минералдар бар? Оны анықтап көрейік.

Мұнай, көмір, табиғи газ… Бұл минералды ресурстар Айда жоқ және болуы мүмкін емес, өйткені олардың барлығы биогендік текті. Біздің жер серігімізде атмосфера немесе органикалық тіршілік болмағандықтан, олардың пайда болуымүмкін емес.

Алайда айдың ішегінде әртүрлі металдар жатыр. Атап айтқанда, темір, алюминий, титан, торий, хром, магний. Ай реголитінің құрамында калий, натрий, кремний және фосфор бар. 1998 жылы іске қосылған Lunar Prospector автоматты планетааралық станциясының көмегімен де Ай бетіндегі белгілі бір металдың локализациясын анықтауға мүмкіндік туды. Мысалы, торийдің Айдағы таралу картасы келесідей көрінеді:

Жалпы айдың барлық жыныстары мен минералдарын үш топқа бөлуге болады:

Ай теңіздерінің базальттары (пироксен, плагиоклаз, ильменит, оливин).
KREEP-тау жыныстары (калий, фосфор, сирек жер элементтері).
АНТ-жыныстар (норит, троктолит, анортозит).

Басқа нәрселермен қатар, Айда мұз түріндегі судың айтарлықтай қоры да табылды (барлығы шамамен 1,6 млрд тонна).

Гелий-3

Айдағы қазбалардың дамуы тұрғысынан ең басты және ең перспективалысы гелий-3 изотопы болуы мүмкін. Жер тұрғындары оны термоядролық отын ретінде қарастырады. Осылайша, американдық астронавт Гаррисон Шмидттің айтуынша, гелийдің осы жеңіл изотопын алу жақын арада Жердегі энергетикалық дағдарыс мәселесін шеше алады.

Гелий-3 ғылыми ортада «болашақтың отыны» деп жиі аталады. Жерде бұл өте сирек кездеседі. Ғалымдар бұл изотоптың біздің планетамыздағы барлық қорын бір тоннадан аспайды деп есептейді. Осыған қарап, бір грамм заттың құны мың долларға тең. Дегенмен, бір граммгелий-3 15 тоннаға дейін мұнайды алмастыра алады.

Айдың бетінде гелий-3 алу процесін орнату оңай болмайтынын айта кеткен жөн. Мәселе мынада, бір тонна реголитте бар болғаны 10 мг құнды отын бар. Яғни, біздің жер серігіміздің бетінде бұл ресурсты игеру үшін нағыз тау-кен байыту кешенін салу қажет болады. Бұл алдағы онжылдықтарда мүмкін емес екені анық.

Ай тау-кен жобалары

Адамзат қазірдің өзінде айды отарлау, оның пайдалы қазбаларын игеру туралы шындап ойлануда. Айда теориялық өндіру толығымен мүмкін. Бірақ іс жүзінде мұны жүзеге асыру өте қиын. Шынында да, бұл үшін біздің жерсеріктің бетінде тиісті өндірістік инфрақұрылымды құру қажет болады. Оның үстіне, сізге қажет нәрсенің барлығын – материалдар, су, отын, құрал-жабдықтар, т.б. әкелу керек.

Алайда кейбір жобалар әзірленуде. Осылайша, американдық SEC компаниясы ай мұзын өндірумен және оның негізінде ғарыш аппараттарына жанармай өндірумен шындап айналысуды жоспарлап отыр. Ол үшін роботтарды да, тірі адамдарды да пайдалану жоспарлануда. 2017 жылдың соңында NASA ғарыш объектілерінен ресурстарды алу бойынша технологиялық ұсыныстары бар өтінімдерді қабылдау туралы хабарлады. Бұл бөлімнің мамандары 2025 жылға қарай тау-кен ісі шындыққа айналады деп үміттенеді.

Бірақ Қытай Ай қыртысындағы сирек жер элементтеріне қатты қызығушылық танытады. Оқу және меңгеруБұл ресурстың арқасында ел Айда арнайы зерттеу базасын құруды жоспарлап отыр. Ресей Федерациясы жетекші ғарыш державаларынан қалыспайды. 2025 жылға қарай Роскосмос Айда кен өндіруге арналған роботтар сериясын жасауды жоспарлап отыр.

Қорытынды…

Айда мұндай минералдар жоқ. Кем дегенде, бұл терминді біздің жердегі түсінігімізде. Соған қарамастан, ай қыртысында, атап айтқанда, реголитте бірқатар металдар табылды. Олардың ішінде темір, алюминий, титан, торий, хром, магний және т.б. Айдың бетінен минералды ресурстарды өндіру теориялық тұрғыдан мүмкін, бірақ іс жүзінде әлі мүмкін емес.