آیا کره ماه برای ۸ میلیارد نفر اکسیژن کافی دارد؟

آیا کره ماه برای ۸ میلیارد نفر اکسیژن کافی دارد؟

به گزارش مینی کامپیوتر این روزها در کنار پیشرفت ها در اکتشاف فضا، شاهد سرمایه گذاری کلان در بخش فناوری هایی هستیم که می توانند امکان استفاده مؤثر را از منابع فضایی فراهم نمایند و درخط مقدم این تلاش ها تمرکز لیزری بریافتن بهترین راه برای تولید اکسیژن در کره ماه است.


به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه اینترنتی singularityhub، سازمان فضایی استرالیا و سازمان فضایی آمریکا (ناسا) در ماه اکتبر، قراردادی برای ارسال یک مریخ نورد ساخت استرالیا به ماه تحت برنامه آرتمیس با هدف جمع آوری سنگ های ماه که در نهایت می توانند اکسیژن قابل تنفس را در این سیاره فراهم نمایند، امضا کردند.
اگرچه ماه جو دارد، اما بسیار نازک است و بیشتر از هیدروژن، نئون و آرگون تشکیل شده است. این نوع مخلوط گازی قادر به حفظ پستانداران وابسته به اکسیژن مانند انسان نیست.
این در حالی است که گفته می شود اکسیژن زیادی در ماه وجود دارد اما فقط به شکل گازی نیست. در عوض در داخل سنگ پوشه یا «رِگولیت» به دام افتاده است؛ سنگ پوشه یا رِگولیت لایه ای از سنگ و غبار ریز است که سطح ماه را می پوشاند اما اگر بتوانیم اکسیژن را از سنگ پوشه استخراج نماییم، آیا این اکسیژن برای پشتیبانی از حیات انسان در ماه کافی است؟
وسعت اکسیژن
اکسیژن را میتوان در خیلی از مواد معدنی موجود در اطراف زمین یافت. کره ماه هم بیشتر از همان سنگ هایی ساخته شده است که در زمین یافت می شود (اگرچه با مقدار کمی بیشتر از موادی که از شهاب ها به دست آمده است).
مواد معدنی مانند سیلیس، آلومینیوم و اکسیدهای آهن و منیزیم در زمین ماه غالب هستند. همه این مواد معدنی حاوی اکسیژن هستند اما نه بشکلی که ریه های ما به آن دسترسی دارند.
در سیاره ماه، این کانی ها به اشکال مختلف همچون سنگ سخت، غبار، شن و سنگ هایی که سطح را می پوشانند، وجود دارند. این ماده نتیجه برخورد شهاب سنگ ها به سطح ماه در طول هزاره های بی شمار است.
برخی مردم لایه سطحی ماه را «خاک» قمری می نامند، اما محققان خاک در استفاده از این اصطلاح مردد هستند. خاک، ماده بسیار جادویی است که فقط روی زمین وجود دارد و توسط مجموعه وسیعی از ارگانیسم ها بوجود آمده است که در طول میلیونها سال روی ماده اصلی خاک یعنی سنگ گلیت، مشتق شده از سنگ سخت فعالیت می نمایند. نتیجه، ماتریسی از مواد معدنی است که در سنگ های اولیه (زمین) وجود نداشتند.
خاک زمین با خصوصیت های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی قابل توجهی آغشته است. این در حالیست که مواد روی سطح ماه اساساً سنگ پوشه به شکل اصلی و دست نخورده آن هستند.
یک ماده وارد می شود، دو ماده خارج می شود
سنگ پوشه یا رگولیت در ماه تقریباً از ۴۵ درصد اکسیژن تشکیل شده است اما این اکسیژن به مواد معدنی که در بالا ذکر شده به شدت متصل است، برای از هم پاشیدن این پیوندهای قوی باید انرژی بگذاریم.
اگر اطلاعاتی در مورد الکترولیز داشته باشیم، امکان دارد با این فرآیند آشنا باشیم. روی زمین از الکترولیز معمولا در فرآیند تولید، مانند تولید آلومینیوم استفاده می شود. در این فرآیند، جریان الکتریکی از شکل مایع اکسید آلومینیوم (که معمولا آلومینا نامیده می شود) ازطریق الکترودها عبور می کند تا آلومینیوم را از اکسیژن جدا کند.
در این حالت، اکسیژن بعنوان یک محصول جانبی تولید می شود اما در ماه، اکسیژن محصول اصلی و آلومینیوم (یا فلز دیگر) استخراج شده یک محصول جانبی بالقوه مفید خواهد بود. این یک فرآیند کاملاً ساده است، اما نکته این است که به انرژی زیادی نیاز دارد ازاین رو برای پایدار بودن این فرآیند لازم است از انرژی خورشیدی یا دیگر منابع انرژی موجود در ماه پشتیبانی شود.
از سوی دیگر استخراج اکسیژن از سنگ پوشه به تجهیزات صنعتی قابل توجهی هم نیاز دارد. به صورتی که ابتدا باید اکسید فلز جامد را یا با اعمال گرما یا گرمای ترکیب شده با حلال ها یا الکترولیت ها به شکل مایع تبدیل کرد البته فناوری انجام این کار روی زمین وجود دارد اما انتقال این دستگاه به ماه و تولید انرژی کافی جهت راه اندازی آن یک چالش بزرگ خواهد بود.
اوایل سالجاری میلادی، یک شرکت استارتاپی به نام « خدمات برنامه های فضایی» که در بلژیک مستقر است، اعلام نمود که درحال ساخت سه راکتور آزمایشی برای بهبود فرایند تولید اکسیژن از راه الکترولیز است. آنها انتظار دارند تا سال ۲۰۲۵، این فناوری را بعنوان بخشی از مأموریت استفاده از منابع درجا (ISRU) آژانس فضایی اروپا به ماه ارسال نمایند.
ماه چقدر می تواند اکسیژن تأمین کند؟
زمانی که انسان موفق به استخراج اکسیژن در سطح ماه شود این سوال مطرح می شود که این کره واقعا چقدر اکسیژن می تواند ارائه دهد؟
اگر اکسیژن موجود در مواد موجود در سنگ سخت در اعماق ماه را نادیده بگیریم - و فقط سنگ پوشه که دسترسی به آن راحت است را در نظر بگیریم، می توانیم به تخمین هایی دست پیدا نماییم.
هر متر مکعب سنگ پوشه در ماه به صورت متوسط حاوی ۱.۴ تن مواد معدنی همچون حدود ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن است. ناسا می گوید انسان برای زنده ماندن احتیاج به تنفس حدود ۸۰۰ گرم اکسیژن در روز دارد ازاین رو ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن، یک فرد را برای حدود ۲ سال (یا کمی بیشتر) زنده نگه می دارد.
حال فرض نماییم که عمق متوسط سنگ پوشه در ماه حدود ۱۰ متر است و می توانیم تمام اکسیژن را از آن استخراج نماییم، این بدان معناست که ۱۰ متر بالای سطح ماه اکسیژن کافی برای پشتیبانی از تمام هشت میلیارد انسان روی زمین را برای حدود ۱۰۰ هزار سال فراهم می آورد.
البته این رقم همینطور به این بستگی دارد که چگونه به صورت مؤثری اکسیژن را استخراج کرده و از آن استفاده نماییم. صرف نظر از این، این رقم بسیار اعجاب انگیز است!
با این حال ما از اکسیژن کافی روی زمین برخوردار هستیم و باید هر کاری که می توانیم برای محافظت از این سیاره آبی و بخصوص خاک آن که حتی بدون تلاش ما از تمام حیات زمینی حمایت می کند، انجام دهیم.
این مقاله در نشریه The Conversation بازنشر شده است.


منبع:

1400/08/26
11:10:50
5.0 / 5
116
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۲ بعلاوه ۳
مینی کامپیوتر