Fascinujúci vesmír: Tajomstvá Mesiaca a jeho ďalekej strany
Geologička Jess Barnes, podobne ako jej kolegyňa Katie Joy, je fascinovaná záhadou odvrátenej strany Mesiaca. „Keďže ľudia nevideli odvrátenú stranu Mesiaca, jednoducho sme predpokladali, že je rovnaká ako tá, ktorú vidíme zo Zeme,“ vysvetľuje. Sonda Luna 3 však zmenila naše predstavy, a aj dnes stále objavujeme nové skutočnosti.
Katie je jednou z hlavných výskumníčok NASA, ktorá študuje vzácne vzorky z misií Apollo, aby lepšie pochopila tajomstvú minulosť Mesiaca. Mesačný povrch je veľmi starý a môže nám toho veľa povedať o histórii slnečnej sústavy, vrátane Marsu, Merkúru, Venuše a samotnej Zeme.
„Zakaždým, keď sa objaví nová technológia, môžeme týmto horninám klásť nové otázky,“ vysvetľuje Katie. „Preto sú akoby darčekom, ktorý neustále prináša nové poznatky, pretože budú vždy k dispozícii pre naše výskumy s novými prístupmi.“
Vzorky z Apollo nás naďalej učia o Mesiaci, Zemi a zvyšku slnečnej sústavy. Pri riešení záhady odvrátenej strany Mesiaca však existuje problém – doteraz sme navštívili a odobrali vzorky len z geologicky obmedzenej oblasti na privrátenej strane Mesiaca. Pre úplné pochopenie Mesiaca a zloženia jeho odvrátenej strany potrebujeme odobrať vzorky z rozmanitejších regiónov.
Príprava na budúce misie
S plánmi NASA v rámci misie Artemis, ktorá má v nasledujúcich rokoch vrátiť ľudí na mesačný povrch, sa Jess pripravuje na novú dávku dôkazov. „Chceme zachovať DNA hornín čo najpresnejšie, aby sme nestratili žiadne dôkazy,“ hovorí. „Preto, než sa vrátime na Mesiac, musíme naozaj pochopiť, aký je najlepší spôsob, ako uchovávať a chrániť vzorky pre budúce generácie.“
V rámci prípravy na nadchádzajúce misie NASA uvoľňuje niektoré kľúčové nedotknuté dôkazy zo svojich trezorových miestností. Po misii Apollo 17 si vedci uvedomili, že by bolo užitočné uložiť niektoré vzorky z Apollo do špeciálneho skladu na 50 rokov. Teraz sme dosiahli bod, keď NASA rozhodla, že technológie sa natoľko zdokonalili, že môžeme tieto vzorky otvoriť a použiť na nich nové technológie na zodpovedanie starých i nových otázok.
Vybavená technikami, ktoré boli pred 50 rokmi nemožné, je Jess jednou z hŕstky ľudí, ktorých NASA vybrala na analýzu týchto vzácnych vzoriek. „Jednou z vecí, ktoré robíme, je používanie urýchľovača častíc na meranie oxidačného stavu síry v našich vzorkách,“ vysvetľuje. „Pozeráme sa na tieto vzorky forenzne a ide o naozaj novú techniku, ktorá sa pri mesačných vzorkách používa iba v posledných rokoch.“
Tento nástroj umožňuje Jess poskladať históriu vzoriek a stanoviť, ako by sa mohli lepšie uchovávať nové dôkazy v budúcnosti. Zistili, že vzorky pripravené pred 50 rokmi obsahujú oveľa viac síry než vzorky, ktoré boli 50 rokov zmrazené. Nie je úplne jasné, prečo to tak je, ale je to jedna z vecí, ktorú chcú zistiť – či je potrebné v budúcnosti postupovať pri vzorkách z Mesiaca inak.
Europa: Mesiac s potenciálom pre život
Europa, jeden z mesiacov Jupitera, je jedným z mála miest v našej slnečnej sústave, kde máme dobrú šancu hľadať život. Existujú dôkazy o rozľahlom podpovrchovom oceáne pod ľadovou kôrou tohto mesiaca. Množstvo vody, ktoré sa tam predpokladá, je mnohonásobne väčšie než všetky oceány, ktoré máme na Zemi.
Na póloch sa teplota blíži k -200°C a mohli by sa tam nachádzať ľadové útvary vysoké niekoľko metrov. Ak by ste mali šťastie, mohli by ste zbadať aj gejzír vyvrhujúci materiál z podpovršia do obrovských výšok – podobne ako ľadová sopka. Navyše existuje dobrá šanca, že na dne oceánu je zdroj energie – hydrotermálna aktivita, ktorá by mohla podporiť vznik života. To robí Europu mimoriadnou.
Misia Europa Clipper je prvou misiou, ktorá sa vydáva do vonkajšej slnečnej sústavy s výhradným cieľom preskúmať obývateľnosť telesa vo vonkajšej slnečnej sústave. Odštartuje v októbri 2024 a k Jupiteru dorazí v apríli 2030, čo znamená 5,5-ročnú cestu.
Jupiter má približne 7 mesiacov, ale vynikajú štyri, takzvané Galileovské mesiace: najbližšie je Io, potom Europa, Ganymedes a Kalisto. Pri teleskopických pozorovaniach pred príchodom prvej kozmickej lode bolo možné vidieť, že niektoré z týchto mesiacov sú naozaj, naozaj jasné – odrážajú oveľa viac svetla než by odrážal skalnatý povrch. Europa a tiež Enceladus sú jedny z najjasnejších objektov, preto sa už vtedy predpokladalo, že povrch by mohol byť zložený z lesklej, odrážajúcej vody (ľadu).
Po výskume sondy Galileo v neskorých 90. rokoch sa Europa stala prvoradým cieľom v planetárnej vede v celej slnečnej sústave. S obrovským podpovrchovým oceánom a spektrálnou a prílivovou termálnou aktivitou sa stala prvým miestom v našej slnečnej sústave, ktoré by mohlo byť obyvateľné, možno s výnimkou Marsu. To okamžite podnietilo návrhy misií na návrat k Jupiteru a konkrétne na výskum Europy.
Misia Europa Clipper
Europa Clipper zostane na obežnej dráhe okolo Jupitera a pri väčšine svojich obehov bude mať blízky prelet okolo Europy. Tieto prelety sú usporiadané tak, aby vytvorili sieť, ktorá na konci obklopuje Mesiac, a poskytla tak dobrý prehľad o takmer celom povrchu po týchto 50 preletoch.
Počas týchto blízkych preletov získame predstavu o tom, čo sa vyparuje z povrchu Europy, a z toho sa samozrejme dozvieme o zložení a zložení povrchu. Toto platí najmä v prípade, ak dochádza k erupcii a úniku. „To by ma naozaj potešilo, keby sme mohli zmerať materiál z gejzíru, ktorý je spojený s podpovrchovým oceánom Europy,“ hovorí vedec.
Prístroj nazývaný SUDA (analyzátor povrchového prachu) meria zloženie drobných zŕn, ktoré obklopujú Europu, väčšinou ľadových zŕn. Tieto zrná sú vytlačené z povrchu nárazmi mikrometeoroidov. S prístrojom SUDA môžeme tieto materiály vzorkovať a získať predstavu o zložení povrchu.
Mohli by sme zistiť, aké soli sa tam v oceáne nachádzajú, či je tam alkalické, neutrálne alebo zásadité prostredie, či je na dne oceánu hydrotermálna aktivita a ako sa vyvinula organická chémia vo vnútri oceánu.
Hľadanie známok života
V súčasnosti máme iba jeden príklad planetárneho telesa alebo mesiaca, kde existuje život, takže je veľmi ťažké špekulovať o povahe života inde. Ak hľadáme známky života na ľadovom mesiaci ako Europa, pravdepodobne je najjednoduchšie hľadať jednoduché formy života. Keby tam existovali komplexné civilizácie v týchto podpovrchových oceánoch, pravdepodobne by sme o nich už vedeli.
Aspoň pre život na Zemi je prístup ku kyslíku dôležitý pre vývoj komplexného života v porovnaní s jednoduchým jednobunkovým životom. To je jedna z veľkých vedeckých otázok, ktorú chce Europa Clipper zodpovedať: má oceán Europy prístup ku kyslíku, ktorý sa vytvára na povrchu? Dostáva sa materiál z povrchu späť do oceánu? Ak áno, potom by kyslík mohol byť dostupný v oceáne, čo otvára možnosť pre zložitejší život – nie len jednu bunku, ale možno ryby alebo podobne komplexný život.
Všetko medzi jednou bunkou alebo žiadnym životom až po život podobný zložitým organizmom, ktoré by mohli byť dokonca inteligentné – nikto nevie, je to naozaj otvorená otázka.
Vypustenie sondy bude na rakete Falcon Heavy, čo bolo rozhodnuté len pred niekoľkými mesiacmi. „Veľmi sa teším, pretože som v živote nikdy nevidel štart rakety,“ hovorí jeden z vedcov. „Rád by som to videl, ale na druhej strane ma to znervózňuje. Aj tie najbezpečnejšie rakety majú šancu 1 % alebo 2 %, že dôjde k nejakému zlyhaniu, a potom by bolo všetko márne.“
Väčšina prístrojov bola vyrobená dvakrát, aby existovala náhrada. „Naozaj dúfam, že vypustenie prebehne dobre. Myslím, že je to jedna z najvzrušujúcejších misií, aká existuje, a som naozaj rád, že sa môžem zúčastniť na tomto úsilí.“
Ťažba na Mesiaci: Budúcnosť je na obzore
Vyhliadky na ťažbu na Mesiaci sú už za rohom. Z čoho sú vlastne vedci takí nadšení? Mali by sme to vôbec robiť? Ako by to vlastne fungovalo?
Mesiac nie je len studená prázdna skala s ničím zaujímavým okrem 50-ročnej americkej vlajky zapichnutej do zeme. Náš pohľad na Mesiac sa od čias, keď druhý človek na Mesiaci vystúpil z lunárneho modulu a rozhliadol sa a povedal „toto je veľkolepá pustota“, radikálne zmenil. Od veľkolepej pustoty sme sa dostali k miestu plnému dôležitých zdrojov, ktoré môžeme využiť, keď tam pristaneme.
Aby ste mali predstavu o niektorých z nich:
- 45 % Mesiaca tvorí kyslík (je viazaný v horninách, ale tie možno zahriať a extrahovať množstvo kyslíka)
- 21 % kremíka pre polovodiče
- Železo a titán – veľmi dôležité prvky
- Hliník, vápnik, horčík
- Draslík a fosfor
- Rádioaktívne materiály ako urán a tórium
- Voda – existuje tam a môže byť úplným prelomom, pretože ju možno rozdeliť na vodík a kyslík, čo môže slúžiť ako najenergetickejšie palivo, aké poznáme
Toto je neuveriteľne vzrušujúce a naozaj ukazuje, ako existuje viac než dostatok zdrojov na udržanie trvalej základne. Máme kovy na vývoj technológií a kyslík na dýchanie. Mohli by sme použiť mesačnú horninu na 3D tlač habitatov a extrahovať vodík na pohon prieskumu hlbšieho vesmíru, čo by mohlo byť veľkým prelomom.
Zdroje energie z Mesiaca
Existujú však aj dva naozaj vzrušujúce zdroje, ktoré by v budúcnosti mohli mať zmysel priniesť späť na Zem. Prvým je energia zo svetla. Vedci sa snažia zistiť, ako by sme mohli vytvoriť solárne továrne na Mesiaci. Problém spočíva v tom, ako by sme preniesli túto energiu späť na Zem. Jedným zo spôsobov je použitie mikrovĺn. Mohli by sme ich vyslať cez atmosféru, cez mraky a zachytiť ich v prijímači tu na Zemi, čo by nám mohlo poskytnúť dostatok energie na zásobovanie celého sveta 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
Toto je stále ešte ďaleko a finančne to zatiaľ nedáva zmysel, ale na Mesiaci je prvok, ktorého tu na Zemi nemáme veľa, prvok, ktorý by mohol radikálne zmeniť energetický priemysel.
Jedným z týchto prvkov je hélium-3, ktorý bol identifikovaný ako potenciálne palivo pre takzvanú fúznu energiu. V súčasnosti získavame jadrovú energiu na Zemi štiepením – zasiahne sa atóm, rozštiepi sa a v procese sa generuje energia. Fúzia je úplne iná – spájate dva prvky, dve častice, a v procese toho, čo vyžaduje veľa energie, sa tiež uvoľní veľa energie a uvoľňuje sa priamo do elektriny. Nemusíte prechádzať zahrievaním, parou a výrobou elektriny.
A čo je ešte lepšie, zvyšok je len hélium, také, aké môžete použiť napríklad na nafukovanie balónov. Takže je to neradioaktívny odpad, ktorý môžete z toho získať.
Vzácne zeminy a právny rámec
Zdá sa, že ťažba na Mesiaci by nám mohla nielen slúžiť vo vesmíre, ale aj poskytovať užitočné zdroje pre nás späť tu na Zemi. Ale to je pravdepodobne niekde v budúcnosti.
Čo sa týka súčasnosti, existuje jeden zdroj, o ktorý sa krajiny zvlášť zaujímajú, a to sú vzácne zeminy. Záujem o vzácne zeminy explodoval, pretože sú jednou z hlavných zložiek komunikačného priemyslu.
Neodým sa používa v reproduktoroch, lanthán v osvetlení, ytrium pre obrazovky počítačov a gadolínium v röntgenových žiareniach. Napriek tomu, že sa nazývajú „vzácnymi zeminami“, v skutočnosti nie sú až tak vzácne. Problémom je, že sa nachádzajú v koncentrovaných oblastiach, čo z nich robí vysoko cenný vyjednávací žetón pre krajiny, ktoré ich majú v rámci svojich hraníc.
Jednou z krajín, ktorá dominuje v priemysle vzácnych zemín, je Čína. Preto sa krajiny ako USA začínajú pýtať: čo ak sa Čína rozhodne obmedziť prístup USA? Kde ich môžeme získať? Odpoveď je, ako ste uhádli, Mesiac.
Ale mohli by USA jednoducho ísť hore a vziať si, čo chcú? Aké sú zákony upravujúce zdroje vo vesmíre?
Zmluva o Vesmíre z roku 1967 uvádza, že žiadna jednotlivá krajina nemôže nárokovať vlastníctvo nad akýmkoľvek nebeským telesom, ale len málo hovorí o ťažbe. Kvôli tejto nejednoznačnosti sa vyvinuli dve školy myslenia, ako interpretovať zmluvu, a to prinútilo vesmírnych právnikov k diskusii o tejto otázke.
Doteraz sa medzinárodná diskusia sústredila na dva hlavné pohľady. Jeden argumentuje, že keďže Mesiac patrí všetkým, znamená to, že zdroje v Mesiaci a v mesačnej spodnej vrstve, či už ide o vodu alebo železo alebo zlato alebo platinu, patria tiež všetkým a nemôžete dovoliť jednému štátu, aby povedal: „Idem tam alebo dovolím môjmu súkromnému sektoru, aby tam išiel a ťažil pre svoj vlastný komerčný zisk.“ To je jedna interpretácia.
Druhá interpretácia hovorí: „Je to globálny záväzok a rovnako ako otvorené more, keď ste tam a niečo tam robíte, ako súčasť slobody otvoreného mora, či už priestoru, môžete to vlastniť a predávať a zarábať na tom.“ Prirovnanie je potom s rybami v otvorenom mori.
Toto sú dva protichodné názory. Stále nemáme právnu zhodu medzi všetkými štátmi, že toto je správna interpretácia. Takže stále je pred nami dlhá cesta, kým budú všetky štáty na rovnakej strane.
Národné iniciatívy a etické dopady
Kvôli tejto nejednoznačnosti krajiny teraz berú právne záležitosti do vlastných rúk. V roku 2015 urobili Spojené štáty prvý krok tým, že povedali, že akákoľvek spoločnosť, ktorá zriadi prevádzky v Spojených štátoch, bude mať právo na prístup, extrakciu, využitie a dokonca predaj zdrojov z Mesiaca – nie vlastniť ho, ale právo na prístup a využívanie ho.
Nasledujúci rok sa Luxembursko stalo prvou európskou krajinou, ktorá vytvorila právny rámec okolo vesmírnych zdrojov. Potom sa pripojili Spojené arabské emiráty a naposledy v roku 2020 aj Japonsko. Takže vidíte, ako sa tieto krajiny pohybujú nezávisle, zatiaľ čo sa snažia dodržiavať zmluvu OSN, ale hľadajú spôsoby ťažby zdrojov.
Ale aj keď môžeme ťažiť na Mesiaci, mali by sme to robiť?
Existuje obava – budeme ťažiť Mesiac natoľko, že začneme meniť fázu, ktorú vidíme? Odoberáme toľko zdrojov, že to môže ovplyvniť jeho orbitu alebo fyzikálne parametre?
Niektoré z týchto obáv sú pochopiteľné, ale niektoré by nemali vyvolávať veľké obavy. Pokiaľ ide o spôsobenie väčších škôd na Mesiaci, nemyslím si, že k tomu dôjde, aspoň nie v mnohých desaťročiach alebo storočiach. Ale musíme začať plánovať dopredu, ako to robiť, aby to nespôsobilo problémy z dlhodobého hľadiska.
Mali by sme ťažiť Mesiac? Ak máte záujem cestovať na Mesiac alebo ďalej, alebo potenciálne vyriešiť našu energetickú krízu, potom môže byť odpoveď áno – s podmienkou, že sa to robí legálne a bez nenapraviteľných škôd.
V najbližších desaťročiach sa obraz začne vyjasňovať, keďže Mesiac bude rušnejší a zistíme presne, čo tam je a koľko toho tam je. Keď sa tak stane, vtedy sa veci stanú zaujímavými a dúfajme, že budeme schopní nájsť spôsob, ako zdieľať zdroje a vyhnúť sa konfliktom tu na Zemi.
Dragonfly: Prieskum Titanu
„Som hrdý, že môžem oznámiť našu ďalšiu misiu New Frontiers – Dragonfly (Vážka),“ oznámil predstaviteľ NASA. „Staviame dron veľkosti auta a budeme s ním lietať na mesiaci.“
Dragonfly bude skúmať najväčší mesiac Saturnu – Titan. V roku 2027 Dragonfly odštartuje na svoju 872 miliónov km dlhú cestu k Titanu, mesiacu najpodobnejšiemu Zemi, aký sme doteraz objavili.
Do konca základnej misie Dragonfly preletí viac ako 160 km, čo je takmer dvojnásobok celkovej vzdialenosti, ktorú prešli všetky marsovské rovery dohromady. „Som spoluvedúcim výskumníkom misie Dragonfly a veľmi sa teším, že budem môcť vidieť Titan očami Dragonfly,“ hovorí jeden z vedcov. „Titan uskutočnil veľký experiment a je čas, aby sme šli zbierať výsledky.“
Titan je úžasný, pretože v mnohých ohľadoch je veľmi podobný Zemi. Je to jediný mesiac v slnečnej sústave, ktorý má atmosféru. Má dážď, má mraky, má jazerá a rieky a pieskové duny a hory. Takže vo všeobecnosti má Titan všetky veci, ktoré považujeme za nevyhnutné pre život.
Myslíme si, že existovalo obdobie v histórii Zeme, okolo času, keď vznikol život, keď bolo zloženie atmosféry Zeme pravdepodobne celkom podobné dnešnému zloženiu atmosféry Titanu. Jednou z otázok, ktoré máme, je: aká bola chémia na ranej Zemi, ako súvisí s tým, čo sa deje na Titane dnes, a čo nám to hovorí o pôvode života na Zemi?
Titan je zahalený do takej oranžovo-žltej hmly, ktorá vám bráni vidieť povrch. Takže je to ako: „nemôžeme vidieť povrch, je to jediný mesiac v slnečnej sústave, ktorý má atmosféru, a teraz zisťujeme, že v atmosfére je množstvo molekúl obsahujúcich uhlík, ktoré sú naozaj, naozaj zaujímavé.“ A Titan je taký zaujímavý, že sme o ňom potrebovali vedieť viac.
Lietanie na Titane
Titan je jedným z najlepších, ak nie najlepším miestom v slnečnej sústave na lietanie. Keby ste osobne boli na Titane a mali by ste z nejakého dôvodu na rukách pripevnené krídla, keby ste zamávali rukami, skutočne by ste mohli letieť vlastnou silou. Je to naozaj také jednoduché a je to kombinácia dvoch vecí.
Jednou vecou je, že gravitácia je na Titane celkom nízka, približne 1/7 gravitácie na Zemi, takže to pomáha, pretože nepotrebujete toľko energie na to, aby ste sa odlepili od zeme. Ale ďalším dôvodom, prečo je na Titane tak ľahké lietať, je, že atmosféra je v skutočnosti hustejšia, než je na povrchu Zeme. Takže by bolo oveľa, oveľa jednoduchšie vymyslieť koncept lietania na Titane než posielať rover.
Dragonfly nie je malý dron do záhrady. Je asi veľký ako malé auto, a to ho robí pomerne odolným voči mnohým veciam, ktorým by záhradný dron odolný nebol. Aj keby narazil do stromu, pokiaľ budeme vedieť, že narazil do stromu na Titane, budeme super nadšení, budeme to považovať za úspešnú misiu, pretože sme náhodou našli život na Titane.
O povrchu jednoducho nevieme až tak veľa, takže na jednej strane je to vedecky vzrušujúce a na druhej strane je to trochu strašidelné, keď ste inžinier, ktorý sa snaží postaviť kozmickú loď, kde nemôžete zavolať AAA, ak sa niečo pokazí.
Autonómna navigácia a hľadanie života
Kvôli časovému oneskoreniu pri prenose svetla medzi Titanom a Zemou sa bude musieť Dragonfly orientovať úplne sám. Nebude tam nikto sedieť na Zemi s joystickom a riadiť Dragonfly. Na Titane nie je žiadne GPS, nie je tam nič, čo by mu povedalo, kde sa nachádza. Naše mapy, ktoré teraz máme, nie sú veľmi dobré, takže je to trochu ako „stavať lietadlo za letu“ z hľadiska toho, ako navigujeme.
V podstate to bude robiť tak, že bude robiť naozaj veľa snímok. V podstate zakaždým, keď budeme lietať, vlastne poletíme ďalej, než kde chceme pristáť, aby sme mohli urobiť prieskumné letecké snímky miesta, kam si myslíme, že chceme ísť ďalej, a potom sa otočíme a vrátime sa na miesto, kde sme plánovali pristáť, a pristaneme tam.
Keď mu povieme „dobre, ideš urobiť túto vec“, bude mať celú sekvenciu toho, čo potrebuje urobiť, bude schopný robiť rozhodnutia, ak sa niečo pokazí, a rozhodne sa: „toto je to, čo teraz robím“, a potom nám to oznámi a povie „pozri mami, dokázal som to“, dúfajme. Ale rozhodne existuje veľa výziev spojených s týmito veľkými časovými oneskoreniami, pretože nemôžeme nič riadiť v reálnom čase.
Máme všetky tieto predstavy o požiadavkách na život a vo všeobecnosti máme tendenciu myslieť na požiadavky života ako na zdroj energie, stavebné bloky života, teda veci, ktoré sú vyrobené z uhlíka, a nejaký typ tekutiny. Myslíme si, že Titan je miesto, ktoré má možnosť mať život.
Veci, o ktorých vieme, že ich máme na Titane, je celá škála toho, čo nazývame organické molekuly. Jedným z dôvodov, prečo sme tak nadšení z uhlíka, keď premýšľame o hľadaní života a pôvode života, je, že sebecky, život na Zemi je založený na množstve molekúl obsahujúcich uhlík, a to je jeden z dôvodov, prečo sme z toho tak nadšení.
Ale v skutočnosti je uhlík atómovo veľmi zaujímavý. Uhlík môže vytvoriť štyri rôzne väzby, zatiaľ čo keď sa pozriete na niečo ako kyslík, ktorý môže skutočne vytvoriť iba jednu alebo dve väzby. Ak uvažujete o detských lego kockách, môžete postaviť len toľko vecí s malými jednodielnymi lego kockami, ale keď začnete používať dvojdielne alebo trojdielne alebo štvordielne, začnete byť schopní stavať skutočne zložité veci. A je to to isté s uhlíkom – pretože môže vytvárať štyri väzby, naozaj mu to umožňuje vytvárať všetky tieto rôzne druhy molekúl.
A myslíme si, že v atmosfére Titanu vidíme dôkazy, že sa tam deje veľa takýchto procesov. Takže už máme v atmosfére množstvo rôznych jednoduchých malých lego štruktúr, len chceme vedieť, ako zložité sa stali a či je to podobné úrovni zložitosti, akú vidíme na Zemi, čo by mohlo naznačovať možnosť prítomnosti života.
Chceme ísť a vidieť s skutočným laboratóriom veľkosti Titanu, čo sa vytvorilo z týchto procesov. Čím viac príležitostí máme na prieskum miest, tým menej obmedzení máme pri zodpovedaní našich vedeckých otázok, čo je naozaj dôležité.
Hélium: Viac než len balóny
Svet sa dostáva do nedostatku hélia. Čo to znamená pre Veľký hadrónový urýchľovač, prístroje MRI a nové vesmírne preteky o ťažbu na Mesiaci? Ukazuje sa, že hélium je oveľa zaujímavejšie než balóny – je vlastne nevyhnutné pre náš moderný spôsob života a skutočnosť, že sa míňa, je veľmi veľkým problémom.
Prečo sa míňa? Začnime na začiatku, úplnom začiatku, späť k Veľkému tresku. Pár minút potom, čo sa prvé protóny a neutróny zrazili, aby vytvorili vodík, ktorý potom fúzoval do prvých jadier hélia. Táto fúzia vodíka na hélium je v jadre každej hviezdy vo vesmíre a táto základná reakcia pripravila cestu pre vytvorenie všetkých ostatných prvkov.
Ale aj dnes, 13,7 miliardy rokov po Veľkom tresku, hélium stále tvorí asi 25 % celého vesmíru. Ako je teda možné, že ho tu na Zemi máme nedostatok? Napriek jeho hojnosti vo vesmíre je na našej planéte v skutočnosti veľmi vzácne. Nielen to, ale je to jediný prvok dostatočne ľahký a nereaktívny na to, aby mohol uniknúť zemskej príťažlivosti a unikať do vonkajšieho vesmíru.
Ďalším problémom je, že ho spotrebovávame. Pri súčasnej rýchlosti, akou hélium používame, sa odhaduje zásoba asi na 100 až 200 rokov. Je to samotná definícia neobnoviteľného zdroja.
Tak na čo ho vlastne používame? No, jedným z príkladov je tradícia univerzity v Nebraske, kde po prvom touchdowne vypustili tisíce balónov. Ale hélium hrá základnú úlohu v dnešnom svete.
Je nevyhnutné vo všetkom od vesmírneho prieskumu a kvantového počítania po lekárske vybavenie a Veľký hadrónový urýchľovač. Jeho extrémne nízky bod varu znamená, že je dokonalé na ochladzovanie supermagnétov. Medzitým jeho nereaktívnosť ho robí dokonalým na výrobu polovodičových čipov, ktoré sa dostávajú do takmer každého počítačového zariadenia na planéte.
Predstavte si svet bez hélia. Nemali by sme prístroje MRI pre lekársku diagnostiku, ale predstavte si aj všetky veci, kde sa používajú počítačové čipy. Predstavte si, že celý tento priemysel by nemohol fungovať, keby sme nemali túto špeciálnu látku. A to robí skutočnosť, že sa míňa, dosť veľkým problémom.
História a súčasné nedostatky hélia
Ako sme sa vlastne dostali do bodu, keď sa spoliehame na vysokoškolské futbalové tímy, aby prispeli a pomohli pri celosvetovom nedostatku? Tento príbeh sa začína tým, že USA si mysleli, že hélium by im pomohlo vyhrať vojnu.
Počas prvej svetovej vojny mali Nemci vodíkové vzducholode. Americká armáda bola závistlivá, takže keď sa na americkej pôde objavil iný ľahký plyn – hélium, začali skladovať jeho obrovské množstvá v jaskyni v Amarille v Texase. Vznikla Národná héliová rezerva.
Ale rýchlo sa presuňme do 90. rokov a vláda USA sa rozhodla privatizovať túto záležitosť, takže vypustila hélium na voľný trh. Lacné hélium pre všetkých. Problémom bolo, že to neposkytlo spoločnostiam žiadnu motiváciu, aby vyrábali vlastné hélium alebo recyklovali to, čo už mali. Vstúpte do nedostatku hélia 1.0 okolo roku 2006 a odvtedy nás prenasleduje jeden nedostatok za druhým.
Dnes existujú štyria hlavní dodávatelia hélia: USA, Katar, Alžírsko a Rusko. Aby boli veci ešte horšie, mnoho svetových héliových závodov bolo v roku 2022 postihnutých katastrofami alebo politickými nepokojmi, čo nás priviedlo k nedostatku hélia 4.0. A aby toho nebolo málo, vláda USA v roku 2022 dala do predaja zvyšok svojho hélia.
Čo sa teda deje teraz? „Je to pre nás veľmi ťažké predstaviť si, že by sme odovzdávali kontrolu nad naším zdrojom hélia súkromnému subjektu. Dokonca ani nevieme, či sa tam bude hélium naďalej skladovať, takže ak nie tam, kde inde?“
Väčšina hélia, ktoré zostalo na Zemi a ešte neuniklo do vesmíru, je uväznená v zemskej kôre. V mnohých prípadoch sa hélium extrahuje ako vedľajší produkt zemného plynu, ale v Arizone existuje hélium v týchto geologických vrstvách samostatne. Takže pre niektorých je odpoveďou ťažba hélia.
V roku 2018 bolo hélium zaradené medzi kritické nerasty, čo zvýšilo jeho význam pre ťažbu. Teraz sa aktívne vydávajú nové povolenia na hélium.
Kontroverzia okolo ťažby hélia
Ale už to vyvoláva spory. V Arizone sú práva na povrch pôdy vlastnené oddelene od podzemných práv na nerasty. Takže pozemkový vlastník môže mať práva na nerasty predané spod svojich nôh spoločnosti, ktorá chce prísť vŕtať a ťažiť.
„Sme teraz na začiatku modernej ťažby hélia, takže neexistujú žiadne štúdie o tom, aké sú environmentálne dôsledky.“
Kto teda rozhoduje o procese extrakcie? „Tie isté druhy príbehov, ktoré si národ, federálna úroveň, hovoril sebe a ostatným o uráne, teraz hovorí o héliu.“ Ak je národná bezpečnosť najdôležitejšia vec a sme vo vojne a potrebujeme chrániť našich občanov, potom ťažba prvku X, nech už je to čokoľvek, na podporu tejto národnej bezpečnosti a obrany je najvyššou prioritou.
Ak žijete na krajine a záleží vám na budúcich generáciách, vašich deťoch, vode a bezpečnosti, potom neťaženie a neriskujú dopady ťažby je najdôležitejšou prioritou. „Ja, ako environmentalista, som bol presvedčený, že existujú bezpečné spôsoby ťažby hélia.“
Potrebujeme viac hélia, ale musíme tiež zastaviť našu závislosť na fosílnych palivách, nehovoriac o problematickej histórii, keď sme vpochodovali do chránených prostredí a ťažili ich k smrti. A nebude to jednoduchšie, pretože teraz sme našli ešte vzrušujúcejšie využitie hélia.
Hélium-3: Budúcnosť energetiky
Hélium-3 bolo identifikované ako potenciálne palivo pre takzvanú fúznu energiu. Dobré, je čas ísť do techniky, pretože doteraz sme hovorili o konkrétnom type hélia, héliu-4. Teraz vám chcem predstaviť hélium-3, izotop s jedným neutrónom menej v jadre. Ale ten jediný neutrón robí obrovský rozdiel medzi superchladzajúcou kvapalinou a potenciálne prevratným zdrojom energie.
V súčasnosti získavame jadrovú energiu na Zemi štiepením – zasiahne sa atóm, rozštiepi sa a v procese sa generuje energia. Fúzia je úplne iná – tu spájate dva prvky, dve častice, a v procese ich spájania, ktorý vyžaduje veľa energie, sa tiež uvoľní veľa energie, a to priamo do elektriny. Nemusíte prechádzať zahrievaním a potom parou a výrobou elektriny, ide priamo do elektriny. A čo je ešte lepšie, zvyškom je len hélium, také, aké môžete použiť napríklad na nafukovanie balónov. Takže je to neradioaktívny odpad.
Super, takže odkiaľ získavame hélium-3? Máme ho trochu na Zemi, vrátane nejakého z demontáže jadrových zbraní, ale ukazuje sa, že existuje ďalší zdroj.
Hélium-3 pochádza zo Slnka a to sa hromadí na Mesiaci vo väčších množstvách, než aké nachádzame tu na Zemi, pretože naše magnetické pole nás chráni pred ním. Celkovo sa na Mesiaci odhaduje asi milión ton hélia-3. A tento lákavý poklad podnecuje celkom nové vesmírne preteky o návrat na Mesiac.
Na čele týchto pretekov sú USA a Čína. Čína už hľadá hélium-3 v mesačných horninách privezených späť v roku 2020 a má plány spustiť robotickú lunárnu misiu v roku 2025. Medzitým program NASA Artemis uvidí ľudí opäť stúpiť na Mesiac v roku 2025, aby preskúmali južný pól satelitu.
Takže či už ide o ťažbu Mesiaca kvôli héliu-3 alebo snahu zachovať hélium-4 tu na Zemi, pravdepodobne ešte budete počuť v najbližších rokoch o héliu oveľa viac. Ale znamená to, že sme teraz s héliovými balónmi skončili?
Nuž, nie nevyhnutne. „Tie oslavné balóny sa dotýkajú životov viacerých ľudí a viac ľudí sa zaujíma o hélium, než by sa zaujímali o iné vzácne plyny. Viete, nikto nie je naozaj nadšený z argónu.“
Takže hélium je naozaj špeciálne, a ak sa na to pozeráme ako na túto špeciálnu, takmer magickú látku, potom možno uvidíme, že je to naozaj dar vesmíru pre nás, že máme túto vec, ktorá nám umožňuje zdvíhať balóny a tiež pohánať rakety. Čo iné na Zemi to pre nás môže urobiť?
Obrázky: AI, Zdroj informácii: bbcearth.com/science