Ist der Abbau von seltenen Mineralien auf dem Mond wichtig für die nationale Sicherheit?

Der scheinbar unfruchtbare Mond könnte tatsächlich eine Fundgrube an unbezahlbaren Ressourcen sein: ein potenziell freigebiger, mineralreicher? noch unerschlossen? kosmischer Steinbruch. Dennoch sehen nur wenige den Mond als verlockenden Bergbaustandort, reif für die Auslese von seltenen Elementen von strategischer und nationaler Sicherheit.

Hier auf der Erde blockierte China kürzlich den Export von Seltenen Erden nach Japan für den Einsatz in einer Reihe von Produkten; von Windturbinen und Glas für Sonnenkollektoren für den Einsatz in Hybridautos und sogar für Lenkflugkörper und andere verteidigungsorientierte Kreationen.

China setzt die Quoten solcher Elemente zunehmend aus ihrem Land heraus. Und mit der Verknappung dieser wertvollen Mineralien wächst auch die Sorge in anderen Ländern um die Verfügbarkeit dieser begrenzten Ressource.

Zum Beispiel ein kürzlich erschienener Bericht des Congressional Research Service? ein Studienzweig des US-Kongresses? überprüfte den weltlichen Einsatz von Seltenen Erden für die Landesverteidigung.

Der Bericht befasste sich unter anderem mit der Produktion von Elementen wie Europium und Tantal außerhalb der Vereinigten Staaten und wies auf das wichtige Problem der Versorgungsschwäche hin.

Die Studie wies darauf hin, dass Seltenerdelemente für neue Energietechnologien und nationale Sicherheitsanwendungen verwendet werden und fragte: Sind die Vereinigten Staaten anfällig für Versorgungsstörungen dieser Elemente? Sind sie für die nationale Sicherheit und das wirtschaftliche Wohlergehen der Vereinigten Staaten von grundlegender Bedeutung?

Zu den politischen Optionen, die in der Bewertung des Congressional Research Service angeführt werden, gehört die Einrichtung staatlicher Lagerbestände für die Wirtschaft und / oder des Privatsektors. Dies könnte "eine vorsichtige Investition sein", heißt es in der Studie, und würde Vorräte an spezifischen Seltenerdelementen enthalten, die für "grüne Initiativen" und Verteidigungsanträge benötigt werden.

Lokale Konzentrationen

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Einen Blick auf den Mond zu bieten, ist Carle Pieters, eine führende planetarische Wissenschaftlerin in der Abteilung für geologische Wissenschaften an der Brown University in Providence, R.I.

"Ja, wir wissen, dass es lokale Konzentrationen von REE auf dem Mond gibt", sagte Pieters zu ProfoundSpace.org und bezog sich dabei auf Seltene Erden mit dem Akronym REE. "Wir wissen auch aus den zurückgesandten Proben, dass wir diese REE-Konzentrationen nicht direkt abgetastet haben, sondern sie mit einer Vielzahl von Proben, die wir haben, leicht in einer Mischlinie nachweisen können."

Pieters ist auch Principal Investigator für die NASA Mond Mineralogie Mapper, bekannt als M3, die auf Indiens Chandrayaan-1 Mond-Umlaufbahn Raumschiff durchgeführt wurde. Diese Sonde wurde im Oktober 2008 von der Indian Space Research Organization loftiert und operierte bis Ende August 2009 rund um den Mond.

Unter anderem fand das M3-Getriebe eine völlig neue Reihe von Prozessen für Mineralkonzentrationen auf dem Mond? bisher unbeachtet.

Zum Beispiel hat das M3-Experiment einen neuen Mondfelsen entdeckt? eine einzigartige Mischung aus altem Plagioklas? reichlich in der Erdkruste und im Hochland des Mondes? und rosa Spinell, eine besonders schöne Anordnung von Magnesium, Aluminium und Sauerstoff, die in ihrer reinsten Form als Edelstein hier auf der Erde geschätzt wird.

Was ist mit dem Verbleib von wertvollen Elementen, die dort an unserem himmlischen Nachbarn in Gravitationsschlössern sitzen?

Pieters sagte, dass Mondwissenschaftler eine gute Idee haben, wie Mond-Seltenerdelemente konzentriert wurden? es trat als Teil der Magma-Ozean-Differenzierungssequenz des Mondes auf. Aber es wird jetzt auch anerkannt, dass "frühe Ereignisse diesen Prozess auf eine Art und Weise, die wir noch zu entschlüsseln versuchen, unterbrochen und substanziell reorganisiert wurden", fügte sie hinzu.

Mit den jüngsten, aber begrenzten, neuen Daten für den Mond aus der internationalen Flotte von Mondorbitern mit Fernerkundungsinstrumenten? Von Europa, Japan, China, Indien und jetzt den Vereinigten Staaten "beginnen wir, direkte Beweise für die Aktivität von geologischen Prozessen zu sehen, die verschiedene Minerale trennen und konzentrieren", sagte Pieters.

Auf dem Mond sind diese Bereiche und Aufschlüsse lokal und klein. Die Exposition hängt weitgehend davon ab, dass Impaktkrater als Sonden für das Innere verwendet werden.

Aktuelle Daten reichen nur aus, um das Vorhandensein einiger Mineralkonzentrationen anzuzeigen, sind aber nicht ausreichend, um ihren Charakter und ihre Verteilung zu erfassen und abzubilden, beobachtete Pieters.

Lunar KREEP kriechen

In der Mondmineralfraktion arbeitet auch Leslie Gertsch, eine Weltraummining-Expertin und stellvertretende Direktorin des Forschungszentrums für Felsmechanik und Sprengstoffe an der Missouri Universität für Wissenschaft und Technologie in Rolla. Sie hat den Tiefpunkt von KREEP.

KREEP ist ein Akronym, das auf Elementsymbolen für die geochemische Komponente in lunaren Gesteinen basiert, die reich an Kalium (K), Seltenerdelementen (REE), Phosphor (P), Thorium und anderen inkompatiblen Elementen sind, erklärte Gertsch.

"Diese Elemente werden bei der Magmakristallisation nicht in die üblichen Gesteinsmineralien eingebaut. Dadurch werden sie im Restmagma und in den Gesteinen angereichert, die sich schließlich daraus bilden. Das ist besonders auf dem Mond so", sagte Gertsch.

Ein beliebtes Modell für die Entstehung des Mondes ist, dass es sich aus einem globalen Magma-Ozean verfestigt hat, der sich aus Material gebildet hat, das sich zusammenballte, nachdem die junge Erde einen Mars-großen Planeten getroffen hatte, erklärte sie.

KREEP ist in bestimmten Gebieten auf der Mondoberfläche exponiert, sagte Gertsch. Obwohl Seltenerdelemente selbst derzeit nicht durch entfernte Instrumente nachweisbar sind, schärft das Aufspüren von Thorium die Fähigkeit, assoziierte Seltenerdelemente auf der Mondoberfläche zu entdecken, aufgrund ähnlicher geochemischer Eigenschaften, die sie unter den gleichen Bedingungen kristallisieren ließen, fügte sie hinzu.

"Allerdings ist es schwierig, Seltenerdelemente voneinander zu trennen", so Gertsch, "weil es nur wenige Eigenschaften gibt, bei denen sie sich signifikant genug unterscheiden, um eine effiziente Sortierung von Erzpartikeln zu ermöglichen - zumindest nach Standardmethoden."

Gertsch sagte, dass Seltenerdelemente manchmal in den Erzen anderer Metalle vorkommen.

"Vermutlich könnten REE-Gemische auf dem Mond produziert und zur näheren Abtrennung zur Erde transportiert werden. Weder potenzielle Abbaumethoden noch die Wirtschaftlichkeit dieses speziellen Ansatzes wurden meines Wissens untersucht", schloss Gertsch.

Finden und verfeinern

Nehmen wir an, der Mond ist reich an Seltenen Erden - was nun?

"Ich denke, dass hier die Produktionswirtschaft herrscht", sagte Dale Boucher, Innovationsdirektor des kanadischen Northern Centre for Advanced Technology Inc. in Sudbury, Ontario.

Boucher sagte, dass das Vorhandensein von Seltenerdelementen auf dem Mond nur durch ein spezielles Mondforschungsprogramm wirklich bestimmt werden kann. Dies würde nicht nur orbitale Erfassungstechniken, sondern auch tatsächliche Bohrkerne und Probenahmen umfassen, ähnlich wie bei den üblichen Bergbau- und Mineralexplorationspraktiken hier auf der Erde.

Dies wird nur Gradationsdaten liefern - aber die Frage nach wertvollen seltenen Elementen auf dem Mond klären? "Das kann dann verwendet werden, um den erwarteten Rückgabewert und Informationen über die Durchführbarkeit der Extraktion eines bestimmten Elements zu bestimmen", erklärte Boucher.

Boucher sagte, dass es bei einem anderen Thema nicht nur darum gehe, sie auszugraben, sondern vielmehr den gesamten Prozess des Findens und Verfeinerns.

"Es scheint, dass es in Nordamerika eine beträchtliche Menge an REEs gibt, [es ist einfach nicht profitabel, sie zu verfeinern ... noch. Welchen Wert hat das strategische Element dabei? Kann man einen Preis dafür setzen? Wenn ja, kann es." Es wäre wirtschaftlich rentabel, den Mond zu erforschen und die REEs zu extrahieren ", sagte Boucher.

Am Ende, so der Boucher, dreht sich die ganze Prämisse um die Kosten pro Pfund vor der Haustür des Benutzers. "Ein sehr schwieriges Problem und gut geeignet für einen Bergbau-Ökonomen", schloss er.

Ferne Aussicht

Während Mond-Seltene-Erden-Elemente vielleicht nicht zu gewinnen sind, gibt es auf dem Mond noch eine weitere Ressource von hohem Wert, argumentiert ein Experte.

"Für seltene Erden werden sie wegen ihres geringen Vorkommens als selten, nicht als wirtschaftlicher Wert bezeichnet. Einige haben jedoch praktischen Nutzen in der Herstellung, wie in supraleitenden Magneten", sagte Paul Spudis, ein planetarischer Wissenschaftler und führender Anwalt für die Erforschung des Mondes an der Mond- und Planeteninstitut in Houston.

Spudis sagte, dass mondgelagerte Seltenerdelemente in sehr geringer Menge vorkommen, außer im KREEP-Gebiet der westlichen nahen Seite.

"Die einzig mögliche Verwendung von solchen, von denen ich gehört habe, ist die Möglichkeit, Mond Thorium zu gewinnen? Nicht eine seltene Erde, streng genommen, aber mit ihnen verbunden? Kernreaktoren für die Stromerzeugung auf einer Mondbasis zu befeuern. Eine ziemlich entfernte Aussicht, ich Verdächtiger ", riet Spudis.

Für Spudis ist das wahre strategische Mondgut Wasser.

"Es ist nützlich für Lebenserhaltung, Energiespeicher und Treibstoff. Es kann auf dem Mond extrahiert werden und in cislunar Raum exportiert werden, um ein permanentes Transportsystem zu schaffen", sagte Spudis. "Das ist Strategie für dich!"

All dies ist eine Frage: Gibt es auf dem 20- bis 50-jährigen Zeitrahmen wertvolle oder strategische Ressourcen auf dem Mond?

"Es ist nicht möglich, vorherzusagen, was in Zukunft wichtig sein wird, aber ich erwarte die Antwort Ja, Sagte Pieters.

"Ressourcenwissen ist ein Aspekt der Mondforschung, der sicherlich die nicht-amerikanischen Raumfahrtnationen antreibt. Es ist enttäuschend, dass die Planer in unserem [US] Raumfahrtprogramm nicht in diesen Umfang oder Zeitrahmen investiert haben", fügte Pieters hinzu. "Abgesehen von dem Wirbel um die Suche nach Wasser in Mondpolaren Schatten, wurden keine ernsthaften Anstrengungen unternommen, um die Mineralressourcen zu dokumentieren und zu bewerten, die auf dem nächsten Nachbarn der Erde vorkommen. Frustrierend!"

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Leonard David berichtet seit mehr als fünf Jahrzehnten über die Weltraumindustrie. Er ist Chefredakteur der Magazine Ad Astra und Space World der National Space Society und schreibt seit 1999 für ProfoundSpace.org.