Кислород на Месечината
За да ја проучуваме историјата на древната Земја, мора да погледнеме кон Месечината
Новата студија на јапонските научници покажа дека во последните 2,4 милијарди години, буквално се „капела“ во проток на честички на кислород што излегуваат од атмосферата на Земјата. По собирањето и анализата на податоците од лунарната орбитарка Кагуја и испитувањето на лунарните карпи, истражувачите известуваат што придонесува за уникатниот состав на елементите на површината на Месечината. Овие наоди ја поддржуваат теоријата дека сончевиот ветер може да носи честички од копнено потекло сè до површината на Месечината. Земјата постојано е бомбардирана од проток на наелектризирани честички што ги емитираат Сонцето, што се нарекува "". Овој феномен е и причина за поларните зраци забележани на Земјата во северните географски широчини. Земјиното магнетно поле е еден вид меур кој ја штити површината на планетата од овие наелектризирани честички. Кога Земјата е помеѓу Месечината и Месечината, Месечината е заштитена од сончевиот ветер некое време магнетно полеЗемјата. За тоа време, честичките што ќе избегаат од горните слоеви на Земјината атмосфера може да завршат на Месечината. И останете во површинскиот слој на лунарната почва. Откако се акумулирале во почвата во текот на милиони години, овие честички можат да им кажат на истражувачите како се променила атмосферата на нашата планета.
Претходни студии
Карпите на Месечината овозможија да се откријат траги од азот, кислород и благородни гасови во нив, со изотопски состав што се совпаѓа со оние што се наоѓаат на нив. Сепак, не беше јасно дали тие навистина стигнале на Месечината од Земјата. За да добијат информации за овие процеси, истражувачите користеле инструменти на бродот Кагуја. Ова беше направено за да се идентификуваат честичките кои ја погодиле Месечината во тој краток период кога таа се „крие“ зад Земјата и е заштитена од сончевиот ветер. Кислородните јони кои пристигнуваат во ова време изгледаат сосема поинаку од оние што доаѓаат од Сонцето. А, бидејќи Земјата во тој момент се наоѓала помеѓу Месечината и Сонцето, тоа укажува дека тие дошле од нашата планета.
Составот на кислородот на Земјата е уникатен бидејќи е резултат на биолошки процеси, чии аналози во Универзумот сè уште не ги знаеме. Ако лунарните молекули на кислород не би можеле да се појават од никаде, веројатно можеме да го искористиме ова знаење. Можеме да ја анализираме лунарната почва и да погледнеме во историјата земјината атмосфера- токму до времето кога кислородот првпат се појавил на Земјата во слободна состојба. И ова се случи пред приближно 2,4 милијарди години. Ова потенцијално би можело да ни даде увид во прогресијата на биолошкиот живот, како тој еволуирал и се шири низ нашата планета.
Во иднина се планира да се спроведат дополнителни студии со лунарната почва за да се дознае кои точно елементи доаѓаат од Земјата. Ако можеме успешно да правиме разлика помеѓу копнените честички на површината на Месечината и честичките донесени од Сонцето, тоа ќе им овозможи на научниците да ѕирнат во минатото и да ја видат атмосферата рана земја. На крајот на краиштата, тој е многу различен од оној со кој живееме сега.
Астрономите долго време знаат дека кислородот е присутен на Месечината. Сепак, само неодамна вселенско леталоод Јапонија можеше да ги потврди претпоставките на научниците со откривање на овој елемент, но тоа не е главната работа. Се испостави дека лунарниот кислород е од слична природа на копнениот кислород. Ова откритие е направено благодарение на сондата SELENE, а нејзин автор беше шефот на истражувачката група Кентаро Тедара, кој го претставува Универзитетот во Осака. Детални информации за извршената работа и нејзините резултати неодамна беа објавени во списанието Nature Astronomy.
Од каде доаѓа копнениот кислород на Месечината?
Научниците велат дека новите информации ќе ни овозможат подетално да го проучуваме прашањето за формирањето на Земјата пред многу милијарди години. Покрај тоа, истражувачите очекуваат да добијат повеќе податоци за состојбата на атмосферата на нашата планета во такви древни времиња.
Секој месец, речиси пет дена, површината на Месечината е сигурно заштитена од сончевите ветрови со магнетосферата на Земјата. Според некои астрономи, јоните на кислород би можеле да стигнат до сателитот на нашата планета за време на еден од овие временски периоди. По што останале во горниот слој на лунарната почва и нејзината карпа. Во текот на милениумите, геолошката активност на Земјата ги уништи сите докази за атмосферата на планетата во античко време. Кислородните јони откриени во лунарната почва може да се покажат како недопрени милијарди години од честичките на древната атмосфера на нашата планета. Со собирање примероци од овој елемент, научниците ќе се обидат да одговорат на прашањата за промените во атмосферата на Земјата со текот на времето, како и за тоа како овие процеси можеби влијаеле на промената и развојот на различните живи форми.
Проучувањето на лунарните кислородни јони може да направи повеќе отколку да ни каже за историјата на Земјата. Можно е честичките да играат важна улога во процесот на подготовка на човештвото за истражување на други планети. Не може да се зборува за каква било колонизација на вселената без кислородот неопходен за човечкиот живот. А фактот што е пронајден токму на Месечината, која е најблиску до нас, може да се покаже како одлучувачки фактор за организирање колонијални мисии во блиска иднина.
Месечината би можела да стане нов дом за Земјаните
Што се однесува до плановите на Јапонија, земјата веќе објави дека планира да испрати свој астронаут на Месечината. Овој настан треба да се одржи поблиску до 2030 година. Претходно, некои експерти и бизнисмени изјавија дека човештвото е способно да изгради постојана колонија на површината на Месечината. Покрај Јапонија, за плановите за изградба на колонија на сателитот зборуваа и властите на ОАЕ. На еден или друг начин, многу современи научници се согласуваат дека следниот чекор во човечкото истражување на вселената треба да биде колонизација на Месечината. Можеби во догледна иднина ќе можеме да откриеме дали Месечината ќе стане првиот вонземски дом за луѓето.
Во вторникот, на 31 јануари, се дозна дека јапонските научници откриле сомнителни траги од копнеен кислород на Месечината. Откритието го направи јапонска сонда во орбитата на Месечината. Очигледно, кислородот го донел од Земјата сончевиот ветер, кој однел голем број јони од нашата атмосфера, кои потоа се сместиле на површината на Месечината. Разговаравме со раководителот на одделот за лунарни и планетарни истражувања на ВРИ на Московскиот државен универзитет на Месечината за тоа што значи ова и какви други изгледи ни отвора природниот сателит.
Дали имаше кислород?
Астрономите ги анализираа податоците добиени од сондата Кагуја, која беше во орбитата на Месечината од 2007 до 2009 година, по што се урна на површината на Месечината. Сепак, несреќата не ја спречи сондата да собира податоци - како резултат на тоа, научниците се согласија дека на површината на Земјиниот сателит има тенок слој на копнеен кислород, пренесен до Месечината од сончевиот ветер.
Владислав Шевченко е познат истражувач од областа на лунарните студии, доктор по физичко-математички науки, претседател Меѓународна асоцијацијаПланетарни науки и почесен истражувач на Московскиот универзитет. Тој позитивно го оценува новото откритие, но смета дека не е се така едноставно и дека се потребни попрецизни студии за да се исклучи деформацијата на примероците при транспортот до Земјата.
„Месечината им припаѓа на телата соларниот систембез заштитен слој. Ваквите тела постојано се подложни на паѓање на метеорити од различни маси, па површинскиот слој - регалит - е смачкан и има изглед како песок. Досега не сум видел научни докази дека се пронајдени јони врзани за Земјата хемиски составовој слој. Очигледно се потребни посуптилни експерименти за да се откријат. Оние примероци што беа донесени на земјата не се секогаш во чиста состојба. Секое слабо механичко влијание може да му наштети на резултатот - особено кога зборуваме заза јони, а истражувањето се врши на молекуларно ниво. Истражувањата во земните лаборатории, се разбира, можат да дадат попрецизен резултат, но поради движењето не може да се гарантира 100 процентен резултат“, рече тој.
Месечината непозната
И покрај буквалната видливост на Месечината, не знаеме се за неа, убеден е Владислав Шевченко. Модерни истражувања„Студениот сателит“ би можел да биде клучот за откривање на историјата не само на нашата планета, туку и на целиот Сончев систем.
„Студиите за еволутивните процеси што се случуваат во системот Земја-Месечина се важни за разбирање на потеклото на Сончевиот систем, бидејќи тие до одреден степен можат да се проектираат на минатото. Сепак, тие исто така можат да одговорат на прашања за модерната еволуција на космичките тела“, вели истражувачот.
Во моментов, астрономите имаат неколку хипотези за овие прашања. Пред извесно време, популарна теорија беше дека Месечината настанала како резултат на судир на одреден космичко телосо Земјата. Се случи исфрлање кое отиде во ниската орбита на Земјата, што доведе до формирање на сателит. Потоа се појави информација дека староста на некои примероци на површината на Месечината надминува 4,5 милијарди години - ова се совпаѓа со приближната старост на Сончевиот систем. Хипотезата на Ерик Михајлович Галимов, директор на Институтот за геохемиски истражувања на Руската академија на науките, дојде до израз. Претпоставува дека Земјата и Месечината настанале истовремено од облак на полето на гас.
Зошто ни е потребна Месечината?
Во Федералната вселенска програма 2016−2025 година, за прв пат во листата на задачи доделени на научниците, се споменува „развој на Месечината“. Ова вклучува употреба на нови технологии и спроведување фундаментално нови експерименти, вели Владислав Шевченко. Сè уште не е можно да се шпекулира до какви резултати ќе доведе тоа: во секој момент може да се открие дотогаш непознат феномен, кој повторно ќе постави голем број не толку очигледни прашања за науката.
Кога одговараат на прашањето како Месечината и научните информации за неа можат да бидат корисни надвор од научните области, по правило, тие зборуваат за применети проблеми, како што е екстракција на ретки материјали. Долги години, Владислав Шевченко во своите говори објаснува точно како сателитот на Земјата може да послужи за надополнување на резервите на земјата.
„Нашата цивилизација достигна ниво на развој кога високите технологии стекнуваат сè повисока вредност. На пример, многу делови во мобилниот телефон се делумно направени од ретки материјали. На Земјата, според експертите, наоѓалиштата на руда со сегашните стапки на производство ќе траат околу 20-30 години. Такви метали се наоѓаат во изобилство во астероидите кои паѓаат на Месечината и стануваат достапни на нејзината површина“, вели Шевченко.
Оваа стратегија е потврдена и во економските пресметки. Еден килограм од реткиот материјал иридиум има пазарна вредност од околу 32 илјади долари. Испораката на иридиум од Месечината на тој начин не само што ќе го плати транспортот, туку и ќе ги покрие првичните трошоци за подготовка, отворајќи ги изгледите за добар профит за индустриската област.
Неодамна, НАСА за прв пат и даде дозвола на приватната компанија Moon Express да преземе независни летови до Месечината со цел да ги развие своите ресурси. Владините власти дури најавија дека на одреден период ќе и бидат укинати даночните обврски на оваа корпорација. Така, „месечевата трка“ штотуку започна и можеби наскоро ќе можеме да ги набљудуваме нејзините први фаворити. Во меѓувреме, можеме само да гледаме на небото со надеж и да чекаме Месечината конечно да биде совладана од Земјаните.
Продуцент: Максим Барабанов
На 18 август се навршуваат 37 години од слетувањето на советската станица Луна-24 на површината на Месечината, која испорача примероци од лунарната почва на Земјата. Студијата докажа присуство на вода во почвата. Решивме да се потсетиме на 5 решени мистерии на Месечината.
Дали има вонземски живот на Месечината?
Во 1978 година, советските истражувачи во списанието Geochemistry првпат го спомнаа откривањето на вода во лунарната почва. Овој факт е утврден како резултат на анализата на примероците доставени од сондата Луна-24. Процентот на пронајдена вода во примерокот е 0,1. Оваа супстанца опстојувала на Месечината околу 4 милијарди години. Многу научници тврдат дека формулата на „месечевата“ вода е H 2 O. Други веруваат дека нејзината формула е променета. Едно е дефинитивно докажано: тоа е течност. Најважно е дека во водата е откриена вонземска форма на живот.
Дали има кислород на Месечината?
На Конгресот на Меѓународното здружение за чиста и применета хемија, научниците од Универзитетот во Кембриџ ги претставија резултатите од студијата на лунарната почва во која пронајдоа кислород. Содржината на кислород во лунарната почва е многу висока, повеќе од 45%. Научниците забележаа дека ако се организира мала населба на Месечината, само три генератори високи околу еден метар ќе можат да му обезбедат на населението еден тон кислород годишно. Во 2005 година, НАСА дури организираше натпревар за развој на технологија за испумпување на кислород од лунарната почва - потребни се минимум 5 килограми за 8 часа.
Кои хемиски елементи ги содржи почвата на Месечината?
Како што покажуваат резултатите од студиите за лунарната почва, таа ги содржи сите хемиски елементи и супстанции неопходни за да се обезбеди човечки живот и производство на вредни материјали - повеќе од 70 хемиски елементии изотопи. Тоа се: силициум, титаниум, алуминиум, железо, магнезиум, ториум, ураниум, циркониум. Ванадиум, ниобиум, кобалт, бакар, рубидиум, јаглерод и сребро биле пронајдени во помали количини. Научниците сугерираат дека овде некогаш била посетена вулканска лава, која зад себе оставила многу корисни елементи.
Колку е стара почвата на Месечината?
Староста на лунарната почва дава многу причини за контроверзии. Некои научници инсистираат на бројка од 3 милијарди години, други - 4,6 милијарди. Повеќето сè уште се согласуваат за едно: лунарната почва е совршено зачувана. Нејзиниот горен слој, кој е на Месечината неколку милијарди години, не бил подложен на никакви вонземски влијанија од формирањето на Месечината. Тоа значи дека почвата може да се искористи за проучување на формирањето на Месечината и да се заклучи дека нејзината старост е навистина најмалку 3 милијарди години.
Дали Месечината може да се формира од суперсилен материјал?
Научниците заклучија дека основата на лунарната почва е илменитот. Овој релативно редок минерал се одликува со неговата висока содржина на титаниум. Овој суперсилен материјал се користи на Земјата за изградба на подморници. Илменитот е исто така немагнетен. Некои научници веруваат дека површината на Месечината е речиси целосно формирана од мешавина со присуство на илменит.
Доставувањето кислород до Месечината е премногу проблематично и скапо
Локалната почва, реголит, може да послужи како извор на кислород за идна постојана населена база
Какви и да се нашите планови за развој на Месечината - да ја искористиме за рударство корисни ресурси, како научна основа, како средна платформа за лансирање на подалечни објекти - на идните жители на лунарната база им е потребен воздух за да дишат.
Сепак, доставувањето на потребните количини кислород таму (што, згора на тоа, може да биде потребно како компонента на ракетното гориво) е премногу проблематично и скапо. Според експертите, испраќањето килограм на Месечината чини 100 илјади долари. Не е ни чудо што научниците ги бараат сите можни начини да се осигураат дека базата може да го произведе максималното неопходно право на лице место - пишувавме за овие проекти и планови во написот „Архитектура на Месечината“.
Потрагата по технологии за екстракција на кислород од лунарната карпа (реголит) трае веќе неколку години. Во 2005 година, НАСА објави награда од 250.000 долари за тимот кој би можел да најде начин да извлече најмалку 5 кг кислород од симулирана лунарна почва за 8 часа. Немаше победници, а неколку години подоцна износот на наградата се зголеми на 1 милион долари - но и тогаш никој не можеше да го реши проблемот.
Неодамна, хемичарот од Кембриџ Дерек Фреј и неговите колеги објавија дека имаат потенцијално решение засновано на електрохемиски процес создаден од истата група во 2000 година за производство на чист метал и легури од оксиди. Металните оксиди, кои се наоѓаат во изобилство во реголит, се користат како катода, а јаглеродот ја игра улогата на анода. Двете електроди се потопуваат во стопен електролит (калциум хлорид, кој станува течен на приближно 800°C).
Струјата што тече низ системот ги отстранува атомите на кислород од молекулите на оксидот и ги пренесува во раствор. Поседувајќи негативен полнеж, тука тие се движат кон позитивната анода и се откажуваат од вишокот електрони, реагирајќи со јаглерод и ослободувајќи јаглерод диоксид (јаглерод диоксид). Се разбира, во овој случај анодата постепено се деградира, но чист метал останува на катодата.
Задачата на Фреј и неговата група беше да научат како да произведуваат не јаглерод диоксид на анодата, туку чист кислород. За да го направат ова, тие одлучија да користат електрода што не е направена од јаглерод, туку од многу поинертна супстанција - калциум титанат. Само по себе, тој е прилично лош спроводник на електрична енергија, но ако додадете малку калциум рутенат на него, овој проблем е отстранет. Оваа мешавина им овозможи на научниците да добијат аноден материјал кој добро ја спроведува струјата и генерално не е подложен на ерозија кога се користи во процесот на електролиза. По експериментот во кој реакцијата на неа се одвивала непрекинато 150 часа, тие пресметале дека анодата, дури и со континуирано работење, „ќе ослабне“ за неколку сантиметри годишно.
Во нивните експерименти, научниците користеа симулиран реголит JSC-1, кој беше создаден и произведен по нарачка на НАСА. И тие процениле дека три такви електрохемиски „реактори“ (секој со висина од околу метар) ќе можат да произведуваат еден тон кислород годишно од него. Во исто време, ќе бидат потребни 3 тони реголит за да се добие оваа количина гас - речиси 100% од кислородот содржан во него се претвора во гас.
Немојте да мислите дека за загревање на растворот и ракување со апаратот ќе бидат потребни огромни резерви на енергија. Ако се користи ефективна топлинска изолација, на трите реактори ќе им треба само 4,5 kW, што лесно може да го обезбедат оние што се инсталирани таму. соларни панели, а да не зборуваме за нуклеарен мини-реактор, кој според некои планови ќе биде инсталиран и на Месечината.
Дерек Фреј наведува дека со потребното финансирање (научникот ја става бројката на 16,5 милиони долари), тој е подготвен да состави целосен прототип на уред со далечински управувач.
