9 دقیقه
جستوجو برای مواد معدنی با ارزش بالا در فضا اغلب روی سیارکها متمرکز بوده است، اما پژوهشهای جدید نشان میدهد که خودِ ماه میتواند مخزنی غنیتر و در عین حال قابلدسترستر برای فلزات گروه پلاتین و مواد معدنی حامل آب باشد. با تحلیل آمار دهانههای برخوردی و فیزیک برخوردها، پژوهشگران برآورد کردهاند که هزاران دهانهٔ ماهی ممکن است شامل ذخایر باارزشی باشند که توسط سیارکها تحویل داده شدهاند. این یافتهها نگرش ما را نسبت به منابع ماه و چشماندازهای کوتاهمدت استخراج فضایی و حضور پایدار انسانی در ماه بازتعریف میکنند.
پیشزمینهٔ علمی و زمینهٔ پژوهش
بسیاری از سیارکها به دو کلاس ترکیبی کلی تقسیم میشوند که برای استخراج منابع اهمیت دارند: اجرام فلزی (نوع M) که حاوی آهن، نیکل و فلزات گروه پلاتین (PGM) هستند، و سیارکهای کربوناسیوس (نوع C) که غنی از مواد هیدراته و فرارها محسوب میشوند. زمانی که چنین اجرامی به ماه برخورد میکنند، بخشی از ماده بخار میشود، اما تحت شرایط متعددی بخشهای قابلتوجهی از مواد میتوانند زنده بمانند و در دهانه یا برآمدگی مرکزی آن محبوس شوند؛ یعنی بخشی از مادهٔ تأثیرگذار میتواند بهصورت جسم جامد یا قطعات بزرگ در ساختار دهانه باقی بماند.
دهانههای برخوردی که از چند کیلومتر بزرگتر هستند، اغلب یک قلهٔ مرکزی تشکیل میدهند که مواد عمیقتر و حفاریشده در آن متمرکز میشود. این قلهها میتوانند بخشهایی از شهابسنگ یا سیارک برخوردکننده را هم متمرکز کنند. از آنجا که ماه جو ندارد و فعالیتهای زمینشناسی آن محدودی هستند، مادهٔ واردشده بهوسیلهٔ برخوردها میتواند برای میلیونها سال در رِگولیت و داخل قلههای مرکزی دستنخورده و قابلدستیابی باقی بماند؛ نکتهای که اهمیت آن در برنامهریزی اکتشافی و اقتصادی استخراج بسیار زیاد است.
روشها و یافتههای کلیدی
برای برآورد مکانهای احتمالی ذخایر، تیم پژوهشی دهانههای ماه را بر اساس اندازه و مورفولوژی بررسی کرد و نتایج مدلهای برخورد را با جمعیت شناختهشده و برآورد ترکیب سیارکها ترکیب نمود. آنها دهانههایی را که بهطور محتمل میتوانند پس از برخورد، ذخایر فلزی یا هیدراته را حفظ کنند، طبقهبندی کردند. مطالعه دو برآورد کلیدی را گزارش میکند:
- تا 6,500 دهانه بزرگتر از 1 کیلومتر ممکن است فلزات گروه پلاتین را پراکنده شده در رگولیت ماه میزبان باشند. بسیاری از این رخدادها ممکن است با تراکم پایین و بهصورت گسترده مخلوط شده باشند، اما بهعنوان یک مخزن آماری بزرگ از PGMها اهمیت دارند.
- تا 3,350 دهانه بزرگتر از 1 کیلومتر میتواند شامل مواد معدنی هیدراته باشد؛ منبعی مهم از آب برای استفادهٔ درجا (ISRU) و پشتیبانی از عملیات انسانی.
وقتی جستوجو به اهداف زمینشناسی امیدوارکنندهتر محدود میشود — یعنی دهانههایی حدوداً بزرگتر از 19 کیلومتر که قلهٔ مرکزی مشخصی دارند و احتمال تمرکز مواد بازماندهٔ برخوردکننده در آنها بیشتر است — اعداد به مجموعهای قابلکنترلتر کاهش مییابند: تقریباً 38 دهانهٔ کاندیدا برای ذخایر متمرکز PGM و حدود 20 دهانهٔ کاندیدا برای ذخایر متمرکز مواد هیدراته. این اهداف متمرکزتر بیشترین جذابیت را بهعنوان سایتهای اولیهٔ اکتشافی دارند و میتوانند مسیرهای عملیتری برای مأموریتهای نمادین و بازاری فراهم کنند.
سیارک سایکه به قطر 226 کیلومتر (140 مایل) که در کمربند اصلی بین مریخ و مشتری قرار دارد. تصور میشود این جرم بهشدت غنی از فلز باشد. (Peter Rubin/NASA/JPL-Caltech/ASU)
چگونه برخوردها میتوانند فلزات و فرارها را حفظ کنند
فلزات
سیارکهای فلزی میتوانند قطعات فلزی متراکم را تحویل دهند که در برابر شوک و گرما در حین برخورد مقاومت میکنند، بهویژه وقتی سرعت ورودی و زاویهٔ برخورد شرایطی را فراهم آورند که بخشهایی از جرم وارد و در کف دهانه یا قلهٔ مرکزی جا بیفتند. در طول زمان زمینشناختی، باغبانی میکرو-شهابسنگی و فرسایش فضایی (space weathering) این فلزات را در رگولیت مخلوط میکنند؛ این فرایند ممکن است استخراج را دشوارتر سازد اما با فناوریهای پردازش مناسب قابلحل است. بهعنوان نمونه، در برخی سناریوها میتوان از جداسازی مغناطیسی برای تمرکز فلزات یا از فرآیندهای حرارتی و ذوب برای بازیابی فلزات سنگین استفاده کرد — رویکردهایی که باید با محدودیتهای گرانش کم و محیط پودری ماه سازگار شوند.
آب و مواد هیدراته
برخوردکنندههای کربوناسیوس حامل مواد هیدراته و آب بهصورت شیمیایی پیوسته هستند. بخش بزرگی از این آب در برخوردهای پرانرژی بهدنبال گرما از دست میرود، اما مدلها و مشاهدات اخیر نشان میدهند که بخش قابلتوجهی میتواند حفظ شود، بهویژه در دهانههای بزرگتر و پیچیدهای که مَخلوطِ خارجشده (ejecta) مواد را دفن و محافظت میکند یا زمانی که فازهای هیدراته در سردچالهها یا زیر رگولیت از لحاظ شیمیایی پایدار میمانند. بهعلاوه، ساختارهای زیرسطحی و مناطق سایهدار دائمی در قطبها شرایطی فراهم میکنند که آب و ترکیبات حاوی هیدروژن میتوانند برای بازههای زمانی طولانی ذخیره شوند.
پیامدها برای اکتشاف و صنعت ماه
اگر حتی بخش کوچکی از دهانههای برآوردشده حاوی PGM یا آب قابلاستخراج باشند، ماه میتواند به هاب فعالی برای فعالیتهای مبتنی بر منابع تبدیل شود. آبی که از مواد هیدراته استخراج میشود را میتوان به آب آشامیدنی، اکسیژن قابلتنفس یا سوخت موشک (از طریق الکترولیز و تبدیل به هیدروژن و اکسیژن) پردازش کرد؛ این امر هزینه و پیچیدگی عملیات پایدار در ماه و مأموریتهای عمق فضا را بهطور چشمگیری کاهش میدهد و دسترسی انسان به فضا را مقرونبهصرفهتر میسازد.
فلزات گروه پلاتین کاربردهای گستردهٔ صنعتی و پزشکی در زمین دارند و در سنگ معدنهای زمینی نادرند. وجود تعداد آماری زیاد سایتهای ماهی حاوی PGM میتواند ماه را به گامی میانی جذاب تبدیل کند پیش از آنکه به سراغ کار فنی سختتری مانند تسخیر فعال سیارکها یا استخراج در سطح سیارکها برویم. از منظر اقتصادی، وجود چند سایت با تمرکز بالا میتواند مدلهای تجاری متفاوتی را نسبت به پخش گستردهٔ رگهها ممکن سازد؛ بهعنوان مثال، تمرکز بر مفاهیم استخراج مقیاس کوچک در محل یا تولید مواد مصرفی برای مأموریتهای ماهی و مداری.
با این حال دسترسی برابر با فراوانی در هر سایت نیست. بسیاری از ذخایر احتمالاً بهصورت ذرات ریز در رگولیت پخششدهاند که نیازمند فناوریهای نوین جداسازی و بهبود عیار در شرایط گرانش کم و فضای پودری است. علاوه بر چالشهای فنی، چارچوبهای مقرراتی، اقتصادی و حفاظت سیارهای نیز بر اینکه آیا و چگونه این منابع بهرهبرداری شوند تأثیرگذار خواهند بود؛ این موارد شامل مسائل مالکیت منابع، استانداردهای ایمنی محیطی و ضوابط بینالمللی است.
راهبردهای آشکارسازی و نیازهای فناوری
حسگرهای از مدار ماهی مقرونبهصرفهترین گام نخست برای محدودسازی دهانههای کاندیداست. تکنیکها شامل طیفسنجی بازتابی در باندهای مرئی و زیرقرمز نزدیک، نگاشت حرارتی برای شناسایی تفاوتهای مادهای، رادار روزنهسنتتیک (SAR) برای بررسی ساختار زیرسطحی، و طیفسنجی نوترون یا گاما برای تشخیص ناهنجاریهای عنصری مرتبط با فلزات یا ترکیبات حاوی هیدروژن هستند. ترکیب چندین روش از منظر حسگری میتواند احتمال شناسایی واقعی ذخایر را افزایش دهد و میزان خطا را کاهش دهد.
فرودگرها و روباتهای هدفمند با بستههای تحلیلی درجا (مانند پراش اشعه ایکس، طیفسنج جرمی، نمونهبرداری از مغزههای حفاری) پس از شناسایی از مدار برای تأیید عیار و شکل ذخیره دنبال میشوند. توسعهٔ سیستمهای استخراج مقاوم که در رگولیت ماه و شرایط گرانش کم کار کنند — مانند گرمسازی و کاهش برای مواد هیدراته یا جداسازی مغناطیسی و فرایندهای فلز مذاب برای PGMها — ضروری خواهد بود. این سامانهها باید بهگونهای طراحی شوند که مشکلات عملکردی محیط ماه مانند دانههای ریز و نفوذپذیری بالا، تغییرات دمایی شدید و عدم وجود اتمسفر را مدیریت کنند.
نکتهٔ تخصصی
دکتر لائورا مندس، زمینشیمیدان سیارهای (نمادین)، میگوید: "این مطالعه ماه را بهعنوان منبعی آماری و غنی از موادی که توسط برخوردهای گذشته به اینجا آورده شدهاند بازتعریف میکند. مزیت واقعی ماه در دسترسی و لجستیک است: اهداف ماه بسیار سادهتر از نظر رسیدن و نظارت مداوم نسبت به سیارکهای آزاد در نزدیکی زمین هستند. چالش تبدیل فلزات با تراکم پایین و توزیع گسترده به سنگ معدن اقتصادی یک مسئلهٔ مهندسی است، نه یک مانع بنیادی."
جمعبندی
ماه ظاهراً در مقیاس آماری تعداد قابلتوجهی اهداف بالقوه برای فلزات گروه پلاتین و مواد معدنی حاملِ آب ارائه میدهد، بیش از آنچه قبلاً تصور میشد. حسگری مدارگردی، بهدنبال آن مأموریتهای فرود متمرکز و توسعهٔ فناوریهای استخراج تعیین خواهد کرد که چه تعداد از این دهانههای کاندیدا میتوانند به سایتهای منابع قابلاستفاده تبدیل شوند. در حال حاضر، احتمال اینکه هزاران دهانهٔ ماه میزبان فلزات فرازمینی و مواد هیدراته باشند، ماه را به عنوان گامی عملی برای اکتشافات فضایی مبتنی بر منابع و تکمیل استراتژیهای مبتنی بر سیارکها بازتعریف میکند. با پیشرفت تکنولوژی و شکلگیری چارچوبهای قانونی و اقتصادی مناسب، چشمانداز استفادهٔ پایدار از منابع ماه میتواند به خدمات پشتیبانی مأموریتها، زنجیرههای تأمین فضایی و حتی بازارهای زمینی کمک کند — به شرط آنکه استخراج و بهرهبرداری با احتیاطهای دانشمحور و رعایت حفاظت محیطی انجام شود.
منبع: sciencealert
ارسال نظر