«Вітер із Землі» доставляє на Місяць кисень. Кисень, рідкісні метали та історія Всесвіту: навіщо нам потрібний Місяць Чи був на місяці кисень

Ми звикли спостерігати Місяць на вечірньому та нічному небі. Навіть неозброєним оком можна побачити кратери та височини на її поверхні. Люди давно задавалися питаннями: «Скільки років нашому супутнику?», «На Землі є атмосфера, а чи існує вона на Місяці?», «Може на її поверхні бути кисень, вода, і чи вона живе?».

Сучасні вчені можуть відповісти на ці питання.

Основні відомості, які потрібно знати

Відстань до Місяця становить 384 401 км. Вона одного віку із Землею та іншою Сонячною системою, тобто з'явилася близько 4,5 мільярда років тому і сформована з каміння та льоду.

Наш супутник завжди показує нам один бік. Це відбувається тому, що Земля і Місяць мають однаковий період обертання навколо своєї осі — 27,3 дня. Тінь, яку відкидає планета, змушує зменшуватись або збільшуватись яскравий диск на небі.

На Місяці дуже великі перепади температур. На сонячній стороні від +130 ° С та -170 ° С на темній.

Чи є на

Як відомо, атмосфера Землі складається з газу і утворює оболонку, яку називають повітрям. Її утримує гравітація, не даючи газовим молекулам відлетіти в космос.

Оскільки Місяць має дуже маленьке тяжіння, воно не може утримати достатню кількість газів для створення повноцінної атмосфери. Незважаючи на це, на нашому супутнику є розряджена газова оболонка, яка складається з гелію, водню, неону і аргону.

Однак навряд чи той факт, що на Місяці є атмосфера, має для нас якесь значення, бо людина не зможе дихати без скафандра.

Ще на Місяці не чути звуків і не буває вітру. Промені Сонця не розсіюються у повітрі, тому небо там завжди чорне, і навіть вдень над світлою стороною видно зірки.

та ще деякі відомості про Місяць

Раз на Місяці є атмосфера, чи є там вода?

Вода представлена супутнику як льоду. Якщо на Місяці немає погоди чи атмосфери, то звідки він там узявся?

Вчені вважають, що на Землі вода, ймовірно, з'явилася з комет, які складаються з льоду, змішаного з камінням. Вони врізалися в поверхню, коли планета була ще дуже молодою. Лід на Місяці міг з'явитися так само. Більшість води на Місяці випарувалася давним-давно, але на Південному полюсі ще залишилася, тому що він знаходиться в темній області, де ніколи не буває сонця.

Відразу виникає ще одне питання: чи є на Місяці кисень, якщо ми з'ясували, що він має атмосферу і навіть воду? Кисень у вільному стані не виявлено, проте на поверхні за допомогою телескопа «Хаблл» знайдено великі території ільменіту — мінералу, кристалічні грати якого містять величезну кількість кисню. Тож і на це запитання можна відповісти ствердно.

Отже, тепер ми знаємо, що умовні атмосфера, вода та кисень на Місяці є, хоч і навряд чи люди зможуть їх використовувати для проживання.

Сумно, але з кожним роком супутник віддаляється від Землі на кілька сантиметрів. Одного разу настане той момент, коли він здолає силу земної гравітації. Тоді Місяць відлетить від нас і мандруватиме, поки його не притягне до себе наступне, важче космічне тіло.

18 серпня виповнюється 37 років з моменту посадки на поверхню Місяця радянської станції "Місяць-24", яка доставила на Землю зразки місячного ґрунту. Дослідження довело наявність у ґрунті води. Ми вирішили згадати 5 розгаданих таємниць Місяця.

Чи є позаземне життя на Місяці?
1978 року радянські дослідники в журналі «Геохімія» вперше згадали про виявлення води в місячному ґрунті. Цей факт було встановлено в результаті аналізу зразків, доставлених зондом "Луна-24". Відсоток знайденої у зразку води становив 0,1. Ця речовина зберігалася на Місяці приблизно 4 мільярди років. Багато вчених стверджують, що формула «місячної» води H2O. Інші вважають, що її формула змінена. Виразно доведено одне: це рідина. Найважливіше ж, що у воді було виявлено позаземну форму життя.

Чи є кисень на Місяці?
На Конгресі міжнародного товариства теоретичної та прикладної хімії вчені Кембриджського університету представили результати дослідження місячного ґрунту, в якому знайшли кисень. Вміст кисню в місячному ґрунті дуже великий, більше 45%. Вчені зазначили, що при організації на Місяці маленького поселення лише три генератори заввишки близько метра кожен зможуть забезпечити населення тонного кисню на рік. У 2005 році NASA навіть влаштувало конкурс на розробку технології викачування кисню з місячного ґрунту – потрібно щонайменше 5 кг за 8 годин.

Які хімічні елементи містять ґрунт Місяця?
Як показують результати досліджень місячного ґрунту, він містить у собі всі хімічні елементи та речовини, необхідні для забезпечення життєдіяльності людей та виробництва цінних матеріалів – понад 70 хімічних елементів та ізотопів. Це кремній, титан, алюміній, залізо, магній, торій, уран, цирконій. У менших кількостях знайдено ванадій, ніобій, кобальт, мідь, рубідій, вуглець, срібло. Вчені припускають, що колись тут побувала вулканічна лава, яка залишила по собі безліч корисних елементів.

Скільки років ґрунту Місяця?
Вік місячного ґрунту дає безліч приводів для суперечок. Одні вчені наполягають на цифрі 3 мільярди років, інші – 4,6 мільярдів. Більшість все ж таки сходиться в одному: місячний грунт відмінно зберігся. Його верхній шар, що знаходиться на Місяці вже кілька мільярдів років, не піддавався жодним позаземним впливам з моменту утворення Місяця. Це означає, що по грунту можна вивчити процес утворення Місяця і зробити висновок, що його вік дійсно становить щонайменше 3 мільярди років.

Чи може Місяць бути утворений із надміцного матеріалу?
Вчені дійшли висновку, що основою місячного ґрунту є ільменіт. Цей відносно рідкісний мінерал відрізняється великим вмістом титану. Такий надміцний матеріал на Землі використовують для будівництва підводних човнів. Ільменіт також немагнітний. Деякі вчені вважають, що поверхня місяця практично повністю утворена сумішшю із присутністю ільменіту.

Кисень на Місяці

Для вивчення історії давньої Землі ми маємо звернути увагу на Місяць

Нове дослідження японських вчених показало, що останні 2,4 мільярда років буквально «купається» в потоці частинок кисню, що випаровується з атмосфери Землі. Після узагальнення та аналізу даних, отриманих з місячного орбітального корабля «Кагуя» та дослідження місячних порід дослідники повідомляють, що робить свій внесок в унікальний склад елементів на поверхні Місяця. Ці висновки підтверджують теорію у тому, що сонячний вітер може переносити частки земного походження до місячної поверхні. Земля постійно бомбардується потоком заряджених частинок, що випускаються Сонцем, який називається « ». Це також є причиною полярних сяйв, що спостерігаються на Землі в північних широтах. Магнітне поле Землі є якимось міхуром, що захищає поверхню планети від цих заряджених частинок. Коли Земля знаходиться між Місяцем і Місяцем, Місяць на якийсь час захищений від сонячного вітру магнітним полем Землі. За цей час частинки, що вириваються із верхніх шарів атмосфери Землі, можуть опинитися на Місяці. І залишатися у поверхневому шарі місячного ґрунту. Назбиравшись у ґрунті протягом мільйонів років, ці частинки можуть розповісти дослідникам, як змінювалася атмосфера нашої планети.

Попередні дослідження

місячних каменів дозволили виявити в них сліди азоту, кисню та благородних газів, що мають ізотопний склад, який збігається зі знайденими на . Однак було не зрозуміло, чи вони дійсно потрапили на Місяць із Землі. Щоб отримати інформацію про ці процеси, дослідники використовували інструменти на борту «Кагуя». Це було зроблено для виявлення частинок, які потрапили на Місяць у той короткий проміжок, коли він «ховається» за Землею та захищений від сонячного вітру. Іони кисню, що прилітають у цей час, виглядають зовсім інакше, ніж ті, що прийшли від Сонця. І оскільки Земля була в цей момент між Місяцем і Сонцем, це свідчить про те, що вони прийшли від нашої планети.
Склад кисню Землі є унікальним, оскільки він є результатом біологічних процесів, аналогів яких у Всесвіті ми поки що не знаємо. Якщо молекули місячного кисню було неможливо з'явитися з нізвідки, ймовірно ми можемо використовувати це знання. Ми можемо провести аналіз місячного ґрунту і заглянути в історію земної атмосфери — аж до того часу, коли кисень уперше з'явився на Землі у вільному стані. А це сталося приблизно 2,4 млрд років тому. Потенційно це може дати нам розуміння прогресу виникнення біологічного життя, того, як воно розвивалося і поширювалося по всій нашій планеті.
У майбутньому планується проводити подальші з місячним ґрунтом, щоб дізнатися, які саме елементи надходять від Землі. Якщо ми навчимося успішно розрізняти земні частинки на поверхні Місяця, і частки, принесені від Сонця, це дасть змогу вченим зазирнути в минуле та побачити атмосферу ранньої Землі. Адже вона дуже відрізняється від тієї, з якою ми живемо зараз.

Доставляти кисень на Місяць - заняття надто клопітке і дороге

Джерелом кисню для майбутньої постійної населеної бази може послужити місцевий ґрунт, реголіт

Якими б не були наші плани з освоєння Місяця — використовувати його для видобутку корисних ресурсів, як наукову базу, як проміжний майданчик для стартів до більш далеких об'єктів — майбутні мешканці місячної бази потребують повітря для дихання.

Однак доставляти туди необхідні кількості кисню (який, до того ж, може знадобитися і як компонент ракетного палива) надто клопітний і дорогий. За оцінкою фахівців, відправити кілограм на Місяць коштує 100 тисяч доларів. Не дивно, що вчені вишукують усі можливі шляхи для того, щоб база могла виробляти максимум необхідного прямо на місці – про ці проекти та плани ми писали у замітці «Місячна архітектура».

Пошуки технологій виділення кисню з місячної породи (реголіту) ведуться не перший рік. У 2005 р. NASA оголосило про 250-тисячну винагороду для команди, яка знайде спосіб витягти хоча б 5 кг кисню із симульованого місячного ґрунту за 8 годин. Переможців не знайшлося, і через кілька років сума призу збільшилася до 1 млн доларів — але й тоді ніхто не зміг вирішити завдання.

Лише нещодавно кембриджський хімік Дерек Фрей (Derek Fray) та його колеги рапортували про те, що мають потенційне рішення, створене на основі електрохімічного процесу, створеного тією ж групою в 2000 р. і призначеного для отримання чистого металу і сплавів з оксидів. Металеві оксиди, які удосталь зустрічаються в реголіті, використовуються при цьому як катод, а роль анода виконує вуглець. Обидва електроди поринають у розплав електроліту (хлориду кальцію, який стає рідким приблизно при 800°C).

Струм, що тече через систему, відриває атоми кисню від молекул оксиду і переводить їх у розчин. Маючи негативний заряд, тут вони рухаються до позитивного анода і віддають зайві електрони, реагуючи з вуглецем і виділяючи діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Зрозуміло, що при цьому анод поступово деградує – натомість на катоді залишається чистий метал.

Завдання Фрея та його групи полягало в тому, щоб навчитися одержувати на аноді не вуглекислий газ, а чистий кисень. Для цього вони вирішили використовувати електрод не з вуглецю, а з більш інертної речовини — титанату кальцію. Сам собою він є досить поганим провідником електрики, але якщо додати в нього трохи рутенату кальцію, ця проблема знімається. Така суміш дозволила вченим отримати матеріал для анода, який добре проводить струм і, загалом, не схильний до ерозії при використанні в процесі електролізу. Після експерименту, в якому реакція на ньому проходила безперервно 150 годин, вони підрахували, що анод навіть при безперервній роботі «худнетиме» на лічені сантиметри на рік.

У своїх експериментах вчені використовували симульований реголіт JSC-1, який створений та виробляється на замовлення NASA. І вони оцінили, що три такі електрохімічні «реактори» (кожний приблизно метр заввишки) зможуть виробляти з нього тонну кисню на рік. При цьому на отримання цієї кількості газу йтиме 3 тонни реголіту — майже 100% кисню, що міститься в ньому, переходить у газ.

Не варто думати, що для нагрівання розчину та роботи апарату будуть потрібні величезні запаси енергії. Якщо використовувати ефективну термоізоляцію, трійка реакторів вимагатиме всього 4,5 КВт, що їм цілком можуть забезпечити встановлені сонячні батареї, не кажучи вже про ядерний міні-реактор, який, за деякими планами, теж буде встановлений на Місяці.

Дерек Фрей заявляє, що за необхідного фінансування (вчений називає цифру в 16,5 млн доларів) він готовий зібрати повноцінний прототип пристрою з дистанційним керуванням.

Сучасні вчені можуть відповісти на ці питання.

Основні відомості, які потрібно знати

На Місяці дуже великі перепади температур. На сонячній стороні від +130 ° С та -170 ° С на темній.

Чи є на Місяці атмосфера?

Кисень, вода та ще деякі відомості про Місяць

Раз на Місяці є атмосфера, чи є там вода?

Вода представлена супутнику як льоду. Якщо на Місяці немає погоди чи атмосфери, то звідки він там узявся?