خاکی که ناگهان حکم طلا پیدا کرد!

این روزها انسانها در تلاشند تا برای اولین بار در پنجاه سال گذشته، گام به ماه بگذارند و آژانس‌های فضایی در سراسر دنیا نیاز مبرمی به خاک ماه دارند.

کد خبر: ۶۱۰۹۲۳

تاریخ: ۱۶ ارديبهشت ۱۴۰۲ - ۱۱:۱۳

شهر تائو در منطقه لانزاروته در جزایر قناری، یکی از جاذبه‌های توریستی اسپانیاست و آتشفشان تامیا در قلب این جزیره، یکی از مقاصد محبوب توریست‌هاست. اما این روزها، مسافران تائو، تنها توریست‌ها نیستند و تماشای این آتشفشان دیگر تنها جاذبه این منطقه به شمار نمی‌رود.

حالا دیگر خاک خاکستری رنگ تائو نیز طرفداران زیادی پیدا کرده. این ماده خشک و صخره‌ای شکل، حالا نقش شگفت‌انگیزی در محقق کردن یکی از جاه‌طلبانه‌ترین تلاش‌های بشر در دهه‌های اخیر دارد و به انسان‌ها کمک می‌کند تا به ماه برگردند.

تیمی از محققان اسپانیایی دریافته‌اند که ماده بازالت معدنی موجود در منطقه تائو، شباهت زیادی به نمونه‌های سنگی ماه دارد. نمونه‌های موجود از خاک ماه، چیزی است که خدمه آپولو ۱۴ در سال ۱۹۷۱ از سطح ماه به کره زمین آورده بودند و دانشمندان با بهره‌گیری از این نمونه‌ها، دهه‌هاست در تلاشند تا نمونه‌ای شبیه به خاک ماه را ساخته و از آن برای آزمایش سخت‌افزاری و تجربیات قبل از اعزام انسان‌ها به ماه بهره ببرند.

این نمونه خاک، LZS-۱ نام دارد و جدیدترین نمونه از سنگپوش شبیه‌سازی شده ماه است که در کیفیت‌های متفاوتی وجود دارد و برای کمک به ناسا و دیگر آژانس‌های فضایی دنیا برای آماده‌سازی هرچه بیشتر برای ماموریت‌هایشان به ماه، ساخته می‌شود.

خاکی که از ماه به زمین آورده شد

در بین اولین خاک‌های شبیه‌سازی شده ماه، می‌توان از خاک شبیه‌سازی شده مینسوتا۱ (MLS۱) که در سال ۱۹۸۸ در دانشگاه مینسوتا و با بهره‌گیری از بازالت یافت شده در معدنی متروکه در دلوث مینسوتا ساخته شده بود نام برد. محققان دریافتند که سنگ‌های موجود در این معدن، شباهت‌های زیادی با ترکیب شیمیایی خاک گردآوری شده از منطقه "دریای آسایش" ماه که فضانوردان آپولو ۱۱ از آنجا بازدید کرده بودند، دارد. مناطق تاریک و یا دریاهای ماه، از بازالت غنی از منیزیم و آهن پوشیده شده‌اند و مناطق مرتفع‌تر ماه از صخره‌هایی تشکیل شده که عمدتا از جنس کلسیم و آلومینیوم هستند.

آپولو در شش ماموریتش در ماه که بین سال‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۲ داشت، حدود ۳۸۰ کیلوگرم خاک و صخره را از ماه به زمین آورد و از این نمونه‌های ارزشمند با دقت فراوانی محافظت می‌شود.

جان گرونر، دانشمند فضایی در بخش تحقیقات و اکتشافات علوم نجومی در مرکز فضایی جانسون ناسا در هیوستون تگزاس در این رابطه گفته:« این خاک و صخره‌های ارزشمند تنها برای تحقیقات علمی مهم مورد استفاده قرار می‌گیرند.»

چرا دانشمندان به خاک ماه نیاز دارند؟

هنوز مهندسان، زیست‌شناسان، گیاه‌شناسان و دیگر تیم‌های تحقیقاتی که بر روی پروژه‌های مرتبط با ماه کار می‌کنند، برای آزمایش تجهیزات و تجربیات خود، به این خاک یا مشابه آن نیاز دارند. آنها به دنبال موادی هستند که خواص فیزیکی، شیمیایی و معدنی سنگ‌پوش ماه را داشته باشد تا به بررسی این موضوع بپردازند که چطور سخت‌افزارهایی مثل فضاپیماها و لباس‌های فضایی باید با محیط ماه تطبیق بیابند و در عین حال آزمایش کنند که آیا امکان پرورش موادغذایی در خاک ماه وجود دارد یا خیر و آیا می‌توان از خاک ماه برای تولید مصالحی برای ساخت پایگاه‌هایی در ماه بهره برد؟

رویاهایی که محقق نشد

به گفته گرونر، اولین درخواست واقعی برای خاک شبیه‌سازی شده ماه، زمانی ارائه شد که جورج دبلیو بوش پدر، رئیس جمهور وقت آمریکا در سال ۱۹۸۹ از ماموریت اکتشاف فضایی (SEI) که هدفش سفر انسان به ماه و بعد از آن به مریخ بود، خبر داد. گرونر در این باره گفت:« برخلاف ماموریت‌های آپولو، در ماموریتSEI اقامت طولانی‌تری در ماه پیش‌بینی شده بود و از همین رو به اقامتگاه‌های جدید ، سطح نوردها و منابع انرژی متعددی نیاز بود. ما دوست داشتیم تا سخت‌افزارهای جدید را روی نمونه‌های خاک و سنگی که آپولو به زمین آورده بود، آزمایش کنیم ولی حجم بسیار کمی از آن در اختیارمان قرار گرفت.»

اهداف بلندپروازانه ماموریت SEI، به آزمایش‌های گسترده سخت‌افزاری بر روی سطح زمین نیاز داشت که برای انجام آن به حجم زیادی از خاک ماه احتیاج بود. از آنجا که منابع خاک ماه در کره زمین، بسیار محدود است، تنها راهکار برای انجام این آزمایش‌ها، شبیه‌سازی و تولید خاکی مشابه با خاک ماه، بر روی زمین بود. این نتیجه منجر به معرفی JSC-۱ شد که نوعی سنگ‌پوش شبیه‌سازی شده ماه بود که در اواسط دهه ۱۹۹۰، در مرکز فضایی جانسون تولید شد.

JSC-۱ خاکستر بازالتی غنی از شیشه است که در نزدیکی دریچه آتشفشانی در آریزونا یافت شد و شباهت زیادی به نمونه‌هایی از خاک ماه که در ماموریت آپولو ۱۴ به زمین منتقل شد، دارد. برخورد شهاب‌سنگ‌های پرانرژی متعدد به سطح ماه، باعث ایجاد میزان زیادی از شیشه شده و از همین رو سطح خاک ماه دارای میزان زیادی شیشه است. بر روی کره زمین، خاک‌های نزدیک آتشفشان‌ها، به صورت طبیعی دارای میزان زیادی شیشه هستند. مرکز فضایی جانسون، بیش از ۲۰ تن JSC-۱ تولید کرد؛ البته کمی بعد، برنامه SEI به تعلیق درآمد و در نتیجه، درخواست‌ها برای خاک شبیه‌سازی شده JSC-۱ ، کاهش یافت.

در سال ۲۰۰۵ بود که جورج دبلیو بوش، رئیس جمهور وقت آمریکا، سخنرانی‌ای مشابه با سخنرانی پدرش انجام داد و از ماموریت چشم انداز اکتشاف فضایی (VSE) خبر داد که هدف از آن بازگشت به ماه به‌عنوان مقدمه‌ای برای ماموریت‌های آینده در مریخ بود. بعد از این سخنرانی، مجددا هیجان زیادی برای شبیه‌سازی خاک ماه ایجاد شد و محصول جدیدی به نام NU-LHT که خاک شبیه‌سازی شده ماه بود و از سنگ‌های آنورتوزیت و نوریت که از معدن استیل واتر در مونتانا استخراج شده بود، ساخته شد. البته سرنوشت این خاک هم مشابه با JSC-۱ بود؛ چرا که پروژه VSE در سال ۲۰۱۰لغو شد.

آرتمیس و زنده‌شدن امیدها

اما با آغاز برنامه آرتمیس در سال ۲۰۱۷، مجددا بحث شبیه‌سازی خاک ماه مطرح شد و تقاضاهایی برای شبیه‌سازی انواع خاک ماه ارائه شد که شباهت بیشتری به خاکی که فضانوردان در قطب جنوبی ماه با آن روبرو خواهند شد داشته باشد. این بار کمپانی‌های خصوصی برای تولید این خاک، آستین بالا زدند که یکی از بزرگترین تولیدکنندگان خاک شبیه‌سازی شده ماه، آزمایشگاه Exolith در فلوریداست که در سال ۲۰۱۷ تاسیس شد و ۸۰ تن خاک شبیه‌سازی شده ماه و مریخ را تولید کرد.

طبق گفته گرونر، ماه محیطی خاکی است:«هر وسیله مکانیکی که بخواهد روی سطح ماه حرکت کرده یا داخل سطح ماه فرو برود، باید با سنگ‌پوش ماه که تفاوت زیادی با هر پوششی روی زمین دارد، روبرو شود. ما روی کره زمین با توجه به وجود آب و باد که باعث تغییر شکل ذرات خاک می‌شوند، با فرسایش بر اثر هوا مواجه هستیم که در ماه چنین شرایطی وجود ندارد. تنها فرسایش فیزیکی بر اثر هوا در ماه، از طریق ضربه‌هاست که ذرات خاک را زاویه‌دار می‌کند. در نتیجه، وسایلی که عملکرد خوبی در کره زمین دارند، ممکن است در ماه خوب کار نکنند.»

از خاک شبیه‌سازی شده در چه مواردی استفاده می‌شود

سنگپوش‌های شبیه‌سازی شده ماه، در تست‌ها و آزمایش‌های زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مرکز فضایی جانسون، از آن برای آزمایش ابزارهای زمین‌شناسی که به ماه ارسال می‌شوند و همچنین برای تست مقاومت پارچه‌های لباس فضایی و البته توسعه فیلترهای تصفیه هوا که برای جلوگیری از نفوذ گرد و غبار ماه به هوای فضاپیما و زیستگاه فضانوردان مورد استفاده قرار می‌گیرد، بهره می‌برد.

خاک شبیه‌سازی شده ماه که توسط آزمایشگاه Exolith تولید می‌شود، برای آزمایش سخت‌افزار سطح نورد Viper ناسا نیز که قرار است در قطب جنوبی ماه به دنبال آب بگردد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. طبق گفته دانیل بریت، بنیان‌گذار آزمایشگاه Exolith، این خاک‌های شبیه‌سازی شده، برای آزمایش استخراج منابعی مثل فلزات و اکسیژن استفاده خواهد شد.

این موضوع حیاتی خواهد بود؛ چرا که آژانس‌های فضایی به دنبال آن هستند تا یک سکونت‌گاه دائمی در ماه ایجاد کنند و از آنجا که حمل مصالح خام از سطح زمین با موشک، کاری انرژی‌بر و پرهزینه خواهد بود، آنها تمایل زیادی دارند تا با بهره‌گیری از منابع موجود در سطح ماه این سکونت‌گاه‌ها را بنا کنند.

در شرایطی که انسانها برای سفر به ماه آماده می‌شوند، استقبال از خاک شبیه‌سازی شده ماه آنقدر زیاد است که آژانس فضایی اروپا در نظر دارد تا ۹۰۰ تن از خاک شبیه‌سازی شده ماه EAC-۱ را سفارش دهد تا بخش عمده‌ای از آن را برای آموزش و آزمایش‌ها استفاده کند.

خسوس مارتینز فریاس، زمین‌شناس موسسه ژئوساینس مادرید که یکی از اعضای تیم تحقیقاتی در تولید خاک شبیه‌سازی شده LZS-۱ از سنگ‌های تائو است، اعلام کرده که آنها قصد ندارند تا حجم زیادی از این خاک را تولید کنند:« در حال حاضر تنها دو کیلوگرم از این خاک تولید کرده‌ایم و هدفمان این است که موادی با کیفیت برای تحقیقاتی خاص را آماده کنیم.» به گفته او آنها در نظر دارند تا از این خاک شبیه‌سازی شده برای توسعه راه‌هایی برای استخراج اکسیژن از خاک ماه، کشت و پرورش گیاهان و ساخت سکونت‌گاه‌ها بهره ببرند.

گرونر معتقد است که این غیرممکن است بتوان خاک شبیه‌سازی شده‌ای را تولید کرد که ۱۰۰% مشابه خاک ماه باشد:« خاک‌های تولید شده حتی ۸۰% هم مشابه با خاک ماه نیستند.»

به گفته کاولی، خاک شبیه‌سازی شده به دلیل ویژگی‌های ذاتی و منحصر به فرد زمین، کاملا با خاک ماه مطابقت نخواهد داشت:« مثلا حتی در صخره‌هایی که از فوران‌های آتشفشانی ایجاد می‌شوند، شما با جنبه‌های هیدرولوژیکی روبرو خواهید شد که محتوای سدیم آنها در مقایسه با خاک ماه، به مراتب بیشتر هستند.» اما اگر بتوانید یک خاک شبیه‌سازی شده خوب پیدا کنید، شاید ارزشش را داشته باشد. قیمت هر کیلوگرم از خاک‌های شبیه‌سازی شده‌ای که بیشترین شباهت به خاک ماه را دارند، بین ۴۵ تا ۱۵۰ دلار است.