Samotná vrchní vrstva Měsíce má dostatek kyslíku k udržení 8 miliard lidí na 100 000 let

Foto: Nicolas Thomas/Unsplash

Kromě pokroků v průzkumu vesmíru jsme nedávno viděli mnoho času a peněz investovaných do technologií, které by mohly umožnit efektivní využití vesmírných zdrojů. A v popředí tohoto úsilí bylo laserově ostré zaměření na nalezení nejlepšího způsobu výroby kyslíku na Měsíci, píše The CONVERSATION.

V říjnu Australská vesmírná agentura a NASA podepsaly dohodu o vyslání australského roveru na Měsíc v rámci programu Artemis s cílem shromáždit měsíční kameny, které by nakonec mohly poskytnout dýchatelný kyslík na Měsíci.

Přestože má Měsíc atmosféru, je velmi tenká a skládá se převážně z vodíku, neonu a argonu. Není to ten druh plynné směsi, která by dokázala udržet při životě savce závislé na kyslíku, jako jsou lidé.

To znamená, že na Měsíci je skutečně dostatek kyslíku. Jen není v plynné formě. Místo toho je uvězněn uvnitř regolitu – vrstvy horniny a jemného prachu, která pokrývá povrch Měsíce. Kdybychom dokázali extrahovat kyslík z regolitu, stačilo by to na podporu lidského života na Měsíci?

Množství kyslíku

Kyslík lze nalézt v mnoha minerálech v zemi kolem nás. A Měsíc je většinou vyroben ze stejných hornin, jaké najdete na Zemi (i když s o něco větším množstvím materiálu, který pocházel z meteorů).

Minerály jako oxid křemičitý, hliník a oxidy železa a hořčíku dominují krajině Měsíce. Všechny tyto minerály obsahují kyslík, ale ne ve formě, ke které mají mají přístup naše plíce.

Na Měsíci tyto minerály existují v několika různých formách včetně tvrdých hornin, prachu, štěrku a kamenů pokrývajících povrch. Tento materiál je výsledkem dopadů meteoritů narážejících na měsíční povrch po nespočet tisíciletí.

Někteří lidé nazývají povrchovou vrstvu Měsíce měsíční „půda“, ale jako půdolog váhám, zda tento termín použít. Půda, jak ji známe, je docela magická věc, která se vyskytuje pouze na Zemi. Byla vytvořena obrovským množstvím organismů, které po miliony let pracovaly na původním půdním materiálu – regolitu, odvozeném z tvrdé horniny.

Výsledkem je matrice minerálů, které se v původních horninách nevyskytovaly. Půda Země je prodchnuta pozoruhodnými fyzikálními, chemickými a biologickými vlastnostmi. Mezitím jsou materiály na povrchu Měsíce v podstatě regolit ve své původní, nedotčené podobě.

Jedna látka jde dovnitř, dvě vycházejí

Regolit Měsíce obsahuje přibližně 45 % kyslíku. Ale ten kyslík je pevně vázán ve výše zmíněných minerálech. Abychom rozbili tato silná pouta, musíme vložit energii.

Možná to znáte, pokud víte něco o elektrolýze. Na Zemi se tento proces běžně používá ve výrobě, například při výrobě hliníku. Elektrický proud prochází kapalnou formou oxidu hlinitého (běžně nazývaného oxid hlinitý) přes elektrody, aby se oddělil hliník od kyslíku.

V tomto případě vzniká kyslík jako vedlejší produkt. Na Měsíci by byl kyslík hlavním produktem a extrahovaný hliník (nebo jiný kov) by byl potenciálně užitečným vedlejším produktem.

Je to docela přímočarý proces, ale má to háček: je to velmi energeticky hladové. Aby byl tento proces udržitelný, musel by být podporován solární energií nebo jinými energetickými zdroji dostupnými na Měsíci.

Extrakce kyslíku z regolitu by také vyžadovala značné průmyslové vybavení. Nejprve bychom museli převést pevný oxid kovu na kapalnou formu, buď aplikací tepla, nebo teplem kombinovaným s rozpouštědly nebo elektrolyty. Na Zemi máme technologii, jak to udělat, ale přesunout toto zařízení na Měsíc a vygenerovat dostatek energie pro jeho provoz, bude velkou výzvou.

Začátkem tohoto roku belgický startup „Služba kosmických aplikací“ oznámil, že staví tři experimentální reaktory pro zlepšení procesu výroby kyslíku elektrolýzou. Očekávají, že technologii pošlou na Měsíc do roku 2025 jako součást mise Evropské vesmírné agentury pro využití zdrojů in-situ (ISRU).

Kolik kyslíku může Měsíc poskytnout?

To znamená, že když se nám ho podaří oddělit, kolik kyslíku může Měsíc skutečně dodat? No, docela hodně, jak se ukázalo.

Pokud budeme ignorovat kyslík vázaný v hlubších tvrdých horninách Měsíce, a vezmeme-li v úvahu regolit, který je na povrchu snadno dostupný, můžeme dospět k určitým odhadům.

Každý krychlový metr lunárního regolitu obsahuje v průměru 1,4 tuny minerálů, včetně asi 630 kilogramů kyslíku. NASA říká, že lidé potřebují k přežití denně dýchat asi 800 gramů kyslíku. Takže 630 kg kyslíku by udrželo člověka naživu asi dva roky (nebo jen něco málo přes).

Nyní předpokládejme, že průměrná hloubka regolitu na Měsíci je asi deset metrů a že z něj můžeme získat veškerý kyslík. To znamená, že horních deset metrů povrchu Měsíce by poskytlo dostatek kyslíku pro život všech lidí na Zemi po dobu asi 100 000 let.

Záleželo by také na tom, jak efektivně se nám podaří kyslík extrahovat a využít. Bez ohledu na to je toto číslo docela úžasné!

Když už to bylo řečeno, máme to tady na Zemi docela dobré. A měli bychom udělat vše, co je v našich silách, abychom ochránili modrou planetu, a zejména její půdu, která nadále podporuje veškerý pozemský život, aniž bychom se o to snažili.

John Grant, lektor půdních věd, Southern Cross University