НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Декснис Мартин Вилмарсович

средняя школа № 651, 10 класс

Научный руководитель:

Азарова Марина Евсеевна

учитель физики средней школы № 651

Жизнь нынешнего человека зависит от энергии и топлива, получаемых из минеральных ресурсов Земли. Каждый день человек использует газ и бензин, но он не задумывается к чему может привести его нужда в энергии. В основном человек использует невозобновимые ресурсы, такие как уголь, нефть и газ, а, смотря на названия, мы видим, что эти ресурсы не бесконечны, и в скором времени человечество может столкнуться с проблемой нехватки ресурсов.

Основными факторами, определяющими степень использования любого источника энергии, являются его оценочные запасы, чистый выход полезной энергии, стоимость, потенциальные опасные воздействия на окружающую среду, а также социальные последствия и влияние на безопасность государства. Каждый источник энергии обладает преимуществами и недостатками.

Обычную сырую нефть можно легко транспортировать, она является относительно дешевым и имеющим широкое применение видом топлива, обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии.

Однако доступные запасы нефти могут быть исчерпаны через 40-80 лет, при сжигании нефти в атмосферу выделяется большое количество углекислого газа, что может привести к глобальному изменению климата планеты.

Нетрадиционная тяжелая нефть, остаток обычной нефти, а также добываемая из нефтеносных сланцев и песка, может увеличить запасы нефти.

Но она является дорогостоящей, обладает низким значением чистого выхода полезной энергии, требует для переработки большого количества воды и оказывает более вредное воздействие на окружающую среду, чем обычная нефть.

Обычный природный газ дает больше тепла и сгорает более полно, чем другие ископаемые виды топлива, является многосторонним и относительно дешевым видом топлива и обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии. Но его запасы могут быть исчерпаны через 40-100 лет, и при его сжигании образуется углекислый газ.

Уголь – самый распространенный в мире вид ископаемого топлива. Он обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии при производстве электричества и выработке высокотемпературного тепла для производственных процессов, и относительно дешев.

Но уголь чрезвычайно грязен, его добыча опасна и наносит вред окружающей среде, так же как и сжигание, если отсутствуют дорогостоящие специальные устройства контроля за уровнем загрязнения воздуха; выделяет больше углекислого газа на единицу полученной энергии, чем другие ископаемые виды топлива, и неудобно его использовать для движения транспорта и отопления домов, если предварительно не перевести его в газообразную или жидкую форму. Значительное нарушение почвенного покрова при добыче.

Также ученые рассматривали альтернативой нефти – водород, но к сожалению эта идея пока не получила одобрения со стороны ученых.

Исходя из всего вышеперечисленного, мы получаем, что в скором времени человечество практически останется без ресурсов, а следовательно и без энергии, поэтому будущее человечества – за альтернативными источниками энергии.

Одним из них является гелий-3, месторождения которого находятся на Луне. На поверхности Луны находится более 100 млн. тонн гелия-3.

Запасы полезных ископаемых Луны до недавнего времени представления об истории лунных недр ограничивались данными, получаемыми при построении аналитических моделей, основанных на ряде общих соображений. На основании интерпретации новейшей информации, полученной с помощью космической техники, сделаны несколько более обоснованные предположения. И хотя они еще не дают объяснения всем наблюдаемым явлениям, прогресс в этой области значителен.

Исследования образцов лунного вещества, доставленных на Землю, показали, что базальтовые кристаллические породы, из которых состоят лунные моря, в ранние эпохи находились в расплавленном состоянии.

Процесс кристаллизации начался примерно через миллиард лет после образования самой Луны. Следовательно, Луна в течение всей своей истории не была мертвым телом, и ее недра подверглись значительной дифференциации.

В результате выделилась кора, образованная более легкими породами. Мощность этого слоя можно подсчитать, предполагая, что современные формы рельефа лунного шара находятся в изостатическом равновесии.

Наблюдаемая разность высот между морями и материками Луны, а также значения плотности вещества породы позволяют заключить, что кора, состоящая из более светлых и более легких пород анортоэитового состава, имеет толщину около 25 километров.

В местах нарушения коры на поверхность вышли более плотные глубинные породы титанового габбро, бывшие в прошлом в расплавленном состоянии. Они образовали равнины морей, заполненных застывшей лавой.

Такая модель внутреннего строения Луны вполне согласуется с наблюдаемым глобальным строением поверхности лунного шара. Материковые области (лунная кора) занимают 84 процента всей поверхности.

Морские районы оказываются относительно небольшими вкраплениями в лунный материк.

Теоретические расчеты показывают, что в настоящее время в полурасплавленном состоянии может находиться только центральная область лунного шара. На глубину 500 700 километров, по-видимому, простирается

твердая оболочка.

Какие полезные ископаемые могут таить в себе недра Луны? Химический анализ лунных образцов показал, что в лунном веществе вода практически отсутствует.

Отсюда геологи заключают, что можно говорить только о залежах, связанных с фракционной кристаллизацией базальтовой магмы, не требующих для своего образования воды. В их числе называют залежи хромитов, некоторых типов полиметаллических, титаномагнетитовых, магнетитовых и апатитовых руд.

Но такие месторождения относятся к внутрикоровым и могут возникать на глубине примерно 10 километров, в очень редких

случаях выходя на поверхность.

В связи с этим практического использования подобных ресурсов лунных недр (если будет твердо установлено их существование) нельзя ожидать в близком будущем.

Экономичность разработок лунных недр могла бы резко возрасти, если бы на Луне была найдена вода.

Существует гипотеза о глубинных залежах льда. Она основана на том, что температура поверхностных слоев твердой оболочки на глубинах от одного метра до нескольких километров из-за малой теплопроводности лунноговещества остается постоянной и меньшей 0 градусов.

Следовательно, это позволяет допустить возможность существования слоя вечной мерзлоты или ледяных линз.

Водяные пары, возникавшие в процессе дегидратации недр при их разогреве, проникнув по трещинам в верхние горизонты твердой оболочки, могли охлаждаться и замерзать.

Экспериментальных подтверждений этой гипотезы пока нет. Но поскольку вода весьма желательна со многих точек зрения, поиски ее, вероятно, будут одной из важных задач ближайшего будущего. Приповерхностные залежи льда (на глубине около метра) можно выявить различными автоматическими устройствами, например такими, которые измеряют потоки нейтронов, возникающих при воздействии на поверхностные слои космических лучей и солнечного ветра.

Считают, что если даже в породе Луны содержится около одного процента воды, то с помощью такого метода она будет обнаружена.

Однако не все предполагаемые ресурсы лунных недр спрятаны в их глубинах. Современные данные позволяют рассчитывать на использование такого энергетического источника, как газы, выделяющиеся из глубинных слоев Луны.

Механизм этого процесса пока еще неясен в деталях, но его существование подтверждается спектральными наблюдениями. В ряде мест обнаружены кратковременные выделения флюоресцирующих газов, выходящих на поверхность.

Так же ученые хотят после колонизации Луны начать осваивать ближайшие планеты солнечной системы. Луна в освоении космоса будет играть очень важную роль, именно она будет плацдармом для полетов к другим планетам и спутникам.

Ближайшей для нас планетой является Марс. Именно с него ученые хотят начать.

К сожалению сведений о Марсе, его составе, полезных ископаемых и поверхности у ученых практически нет, поэтому вся информация о нем сводится по догадкам и теориям. Хотя уже точно известно что, мантия Марса обогащена сернистым железом, заметные количества которого обнаружены и в исследованных поверхностных породах, тогда как содержание металлического железа заметно меньше, чем на других планетах Земной группы. Толщина литосферы Марса – несколько сотен км, включая примерно 100 км ее коры.

Кора богата оливином и железистыми окислами, которые и придают планете ржавый цвет. Химический состав поверхностного слоя: кремния 21%, железа 12,7%, серы 3,1%.

Итак, мы получаем, что из-за нехватки ресурсов на Земле, человек должен серьезно задумываться о дальнейшем поиске месторождений важных ресурсов на других планетах, таких как Марс, и как можно быстрее решать вопрос с колонизацией, иначе в будущем человечество может попросту остаться без топлива (что неминуемо приведет к экономическому и экологическому кризису).

На решение этой проблемы у людей осталось 40-60 лет.

Список литературы

1.      Шендерон А.В. Луна и ее недра.

2.      Игнатьев М.К. Земные ресурсы.

3.      Шульберг Р.В. Планеты Солнечной системы.