Měsíc, který byl často považován za neúrodný, nyní odhaluje tajemství, která mohou změnit budoucí průzkum vesmíru a obývání lidmi. Čínští vědci vyvinuli revoluční proces získávání vody pomocí měsíční půdy a vodíku implantovaného slunečním větrem. Tato inovace může vyřešit jeden z největších problémů lunární kolonizace: udržitelné získávání vody na Měsíci.
Podstatnou součástí tohoto revolučního procesu je interakce mezi měsíční půdou a slunečním větrem. Sluneční vítr dopadá na povrch Měsíce již miliardy let a implantuje atomy vodíku do jeho minerálů. Vědci tyto interakce zkoumali na vzorcích z mise Chang’e-5 a našli slibnou metodu získávání vody.
Při zahřátí měsíční půdy na teplotu vyšší než 1 000 °C se vodík spojuje s oxidy železa za vzniku elementárního železa a vodní páry. Tuto páru lze kondenzací přeměnit na kapalnou vodu. Tato metoda je pozoruhodná svou účinností: z jednoho gramu měsíčního regolitu lze získat 51 až 76 miligramů vody.
Pokud toto množství zvýšíme, mohla by jedna metrická tuna měsíčního regolitu poskytnout více než 50 kilogramů vody, což by stačilo k uspokojení denní pitné potřeby 50 osob. Tento objev nabízí užitečnou odpověď pro budoucí mise na Měsíc, protože snižuje potřebu nákladných dodávek vody ze Země. Vytváří také nové možnosti pro dlouhodobé obývání Měsíce a vědecký výzkum.
Ilmenit bohatý na vodík
Efektivní výroba vody je podmíněna obsahem vodíku v měsíčních minerálech; některé minerály jsou na vodík bohatší než jiné. Mezi pěti hlavními minerály měsíčního regolitu, ilmenitem, plagioklasem, olivínem, pyroxenem a měsíčním sklem, se jako nejlepší minerál jeví ilmenit (FeTiO3).
Vědci zjistili, že ilmenit má největší koncentraci vodíku slunečního větru. Jeho unikátní struktura mezi měsíčními minerály obsahuje subnanometrové tunely, které masivně absorbují a ukládají vodík. Další analýza také odhalila, že měsíční ilmenit by mohl umožňovat větší rozestup atomů než pozemské protějšky, což napomáhá ukládání vodíku.
Existují také mírnější podmínky, kdy lze snížit teploty pro výrobu vody. Experiment ukázal, že teplotu lze snížit z 800 °C na 200 °C. Snížení prahové teploty výrazně zvýší energetickou účinnost procesu a jeho proveditelnost v měsíčním prostředí.
Vzorky z Čchang’e-5 odhalují potenciál měsíčních minerálů a zdrojů
Mise Chang’e-5 se v roce 2020 vrátila na Zemi s 1 731 gramy měsíčních vzorků. Tyto vzorky umožnily hlouběji porozumět lunární mineralogii a tomu, zda Měsíc představuje prostředí bohaté na zdroje. Tento objev má důležité důsledky pro průzkum Měsíce.
Voda má zásadní význam pro lidský život a je nezbytná pro výrobu kyslíku i vodíkového paliva. Objev vody v měsíčním regolitu naznačuje, že doprava vody ze Země se stala logisticky jednoduchou a ne prohibitivní.
Nerovnoměrné rozložení vodíku na Měsíci také nabízí vynikající poznatky pro budoucí průzkum a využití jeho zdrojů. Vědci pozorovali, že v rovníkové oblasti Měsíce dochází k intenzivnímu působení slunečního větru, který přeměňuje vodík na vodní páru.
Předpokládá se, že oblasti ve vyšších zeměpisných šířkách si zachovají více vodíku, protože jsou méně ozařovány elektrony slunečního větru. Tento experiment umožní nadcházejícím misím zmapovat vhodné oblasti, kde lze vodu získat a využít jako zdroj.
Brilantní práce čínských vědců představuje významný krok na cestě k udržitelnému výzkumu vesmíru. Využitím přirozeného bohatství vodíku na Měsíci a vývojem účinných způsobů výroby vody se lidstvo přibližuje k tomu, aby na Měsíci mohlo být trvale přítomno.