من المتوقع أن ينتج طن واحد من تربة القمر ما لا يقل عن 51 كيلوجرامًا من الماء! نشر فريق من العلماء الصينيين مؤخرًا ورقة بحثية بعنوان "تفاعل الإلمينيت القمري مع الهيدروجين الداخلي لإنتاج كميات كبيرة من الماء" في مجلة "الابتكار". وقدموا طريقة جديدة لاستخدام التربة القمرية لإنتاج المياه، واقترحوا طريقة جديدة استراتيجية التعدين الممكنة في الموقع لموارد المياه القمرية. ويعتقد الباحثون أن هذه النتيجة ستوفر أساسًا تصميميًا لبناء محطات البحث العلمي والمحطات الفضائية القمرية المستقبلية.

لماذا يركز علماء استكشاف القمر من مختلف البلدان على الماء؟ ما الصعوبة في العثور على الماء على القمر؟ كيف ستساعد الاختراقات في تكنولوجيا إنتاج المياه في استكشاف الفضاء السحيق في المستقبل؟

(1) "الشاشة الكاملة للفقاعات" تلهم طريقة جديدة لإنتاج المياه في التربة القمرية

في 22 أغسطس 2024، معهد نينغبو لتكنولوجيا وهندسة المواد، الأكاديمية الصينية للعلوم ، سبيكة مغناطيسية غير متبلورة أعلن فريق بحث الخصائص الوظيفية، بالتعاون مع معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، ومختبر تشيان شيويسن التابع للأكاديمية الخامسة لعلوم الفضاء، ومختبر مواد بحيرة سونغشان، وجامعة نانجينغ، عن نتيجة بحث وقدموا طريقة جديدة لإنتاج الماء من تربة القمر

بالحديث عن ذلك، يعد هذا الاكتشاف مثيرًا بعض الشيء. اكتشف العلماء الطريقة الجديدة لإنتاج الماء من التربة القمرية أثناء دراسة عينات التربة القمرية من طراز Chang’e-5. وفقًا للدكتور تشين شياو من معهد نينغبو لتكنولوجيا وهندسة المواد، بالأكاديمية الصينية للعلوم، عندما قام بتسخين الإلمنيت في التربة القمرية، أراد في الأصل رؤية إطلاق الهيليوم، لكنه لم ير إطلاقًا الهيليوم، ولكن بدلا من ذلك شهد تشكيل شاشة كاملة من الفقاعات. وفي وقت لاحق، أثبت التحليل الطيفي لفقد طاقة الإلكترون أن تركيبة هذه الفقاعات كانت عبارة عن بخار الماء.

الإلمينيت هو معدن شائع في التربة القمرية، ويشكل مع ثلاثة معادن أخرى مثل البلاجيوكلاز والبيروكسين والأوليفين أكثر من 98% من المادة البلورية للقشرة القمرية كما يعد الحكم أساسًا مهمًا لصحة "التربة القمرية" أو "النيازك القمرية". يتكون كل جزء من الإلمنيت من جزء واحد من الحديد وجزء واحد من التيتانيوم و3 أجزاء من الأكسجين. وإذا واجه جزأين من الهيدروجين عند درجة حرارة عالية، فسيحدث تفاعل الأكسدة والاختزال مع الهيدروجين لتكوين الماء، تكون المنتجات النهائية للتفاعل هي ثاني أكسيد التيتانيوم والماء وعنصر الحديد. وخلال التجربة، ذابت التربة القمرية عند درجة حرارة عالية بلغت 1000 درجة مئوية، وتم إطلاق الماء على شكل بخار ماء، وكانت هذه "الشاشة الكاملة للفقاعات" التي رآها الباحثون بشكل غير متوقع.

بما أن مفتاح التفاعل هو لقاء الإلمنيت مع الهيدروجين، فمن أين يأتي الهيدروجين الموجود في التربة القمرية؟ درس العلماء التركيب الذري للإلمنيت القمري ووجدوا أنه بالمقارنة مع الإلمنيت الموجود على الأرض، فإن التباعد الذري للإلمنيت القمري أكبر بكثير. تظهر نتائج المحاكاة الحسابية أن هناك مسام بحجم نانومتر في تربة الإلمنيت القمرية، والتي يمكنها امتصاص وتخزين عدد كبير من ذرات الهيدروجين من الرياح الشمسية. ويمكن لكل جزيء إلمينيت أن يمتص 4 ذرات هيدروجين، وبهذه الطريقة، إذا كان هناك أكسجين وهيدروجين، فمن المتوقع أن يخلق "خزانًا صغيرًا" على القمر. ومن ناحية أخرى، فإن الإلمنيت لا يحتوي على الكثير من الهيدروجين على الأرض، وبسبب التأثير الوقائي للمجال المغناطيسي للأرض والغلاف الجوي، لا يمكن للرياح الشمسية أن تصل إلى الأرض على الإطلاق.