Исследования почвы, привезенной космическими аппаратами, указывают на большое количество водорода в ильмените
Китайские ученые из Института материаловедения и инженерии Китайской академии наук предложили извлекать воду из минерала ильменита, распространенного на Луне. По их мнению, путем сплавления реголита с ильменитом можно извлечь до 50 литров воды из каждой тонны. Работа опубликована в журнале The Innovation. Российский геохимик из Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ) Сергей Воропаев объяснил, почему этот метод, скорее всего, не сработает.
Схема получения воды из ильменита на Луне. Источник: Инновация
Помимо водяного льда, который находится в основном на полюсах, воду на Луне можно получить из гидроксила — соединения, которое образуется при взаимодействии солнечной плазмы и лунного реголита. Однако, поскольку гидроксила на Луне очень мало, много воды из него не получишь.
Китайские ученые, в 2020 году заполучившие грунт, доставленный китайской миссией «Чанъэ-5», обратили внимание на минерал ильменит (FeTiO3), который является довольно распространенным минералом на Луне. Он содержит оксиды титана и железа, а благодаря особой структуре субмикронных туннелей он может удерживать довольно много водорода.
Ученые предположили, что нагревание ильменита до 930 градусов Цельсия с помощью вогнутых зеркал приведет к образованию железа и воды в виде пара. Из одной тонны почвы таким образом можно получить до 50 литров воды. Это в 10 тысяч раз больше, чем при извлечении воды с помощью гидроксила. По мнению ученых, такая вода может быть пригодна для питья первыми поселенцами, для полива растений, а также ее можно использовать для получения кислорода для дыхания.
– Ильменит – является одним из четырех основных лунных минералов (есть еще плагиоклаз, оливин и пироксен), из которых состоят лунные породы, – объясняет старший научный сотрудник Геохимического института РАН, кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев. – Например, базальты (огромные темные лавовые поля на Луне) богаче оливином и пироксеном, а континентальная кора богаче плагиоклазом. Ильменит встречается в основном в тех же базальтах. Китайцы нашли в нем довольно много водорода.
– Сам водород в ильмените находили и раньше, – китайцы, как они утверждают, просто нашли его в больших количествах — 0,56%. Видимо, это особенность лунной «разновидности» этого минерала.
Земной ильменит впервые был обнаружен на Урале, в породах Ильменских гор. От них он и получил свое название.
— Я подозреваю, – продолжает Воропаев, – что это тот самый водород, который за миллиарды лет вколачивал в лунные породы солнечный ветер: электроны, протоны (атомы водорода) и ядра гелия. На Земле с ее магнитным полем они обычно улетают на Северный полюс, а вот на Луне, где магнитного поля нет, все, что падает с Солнца, «попадает» в почву. Возможно, таким образом она заряжается водородом, накапливая его в себе.
Однако получить воду из насыщенного водородом ильменита будет очень сложно, если не сказать, что в принципе невозможно. А все потому, что в этом минерале очень много кислорода. Если мы его расплавим (что само по себе очень сложно), то атомы железа испарятся, титан испарится, и три атома кислорода тоже. В момент испарения этот кислород, по замыслу китайских ученых, должен чудесным образом вступить во взаимодействие с водородом, который был в ильмените, и образовать воду. Но если внимательно посчитать, то 0,56% водорода — это в тысячу раз меньше того количества, которое нужно для превращения огромного количества кислорода в воду. То есть, для реализации своей идеи китайцам нужно откуда-то добыть в тысячу раз больше водорода. Откуда они его возьмут, в статье не говорится.
– Минералы – являются вторичным источником воды на Луне, – всего 5%. 95% потенциальных запасов воды — это, конечно же, лед, который в основном находится на полюсах. На экваторе единственным источником воды могут быть полезные ископаемые. И если китайцы планируют в будущем отправить пилотируемую экспедицию в район Океана Бурь, откуда Чанъэ-5 брал пробы грунта, то им имеет смысл искать воду в полезных ископаемых, на экваторе.
– Есть предположение, что именно там находятся богатые запасы полезных ископаемых: редкоземельных металлов, урана, тория и других элементов. Для их исследования лунной экспедиции непременно понадобится вода.