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Image by Elen11/iStock

 月は人類にとってはかなり過酷な環境だ。乾燥して砂塵だらけで、息をするための大気もない。だが、じつはきちんと大量の酸素があるのだ。

 それは月面をおおう土にたっぷりと含まれている。そしてこのほど、その酸素を取り出す新しい方法が考案されたそうだ。

 新しい手法のいいところは、無駄がないことだ。たっぷりと酸素が手に入る一方で、それらが結合していた金属もどっさり手に入る。

 どちらも将来的に作られるだろう月面基地やコロニーでは大いに利用価値があることだろう。
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月の土に大量に含まれている酸素


 過去に行われた月ミッションで持ち帰られた月の土(レゴリス)を分析した結果から、そこに豊富な酸素が含まれていることは以前から知られていた。

 なんと表土の重量の40〜45%が酸素で、重さあたりに占める酸素の割合は圧倒的に多い。

 だが、ひとつ大きな問題があった。酸化物として鉱物やガラスと化学結合しており、そのままでは利用することができないのだ。

 これまでも月レゴリスから酸素を抽出しようという研究はあった。

 そうした研究では、水素で酸化鉄を還元して水を作り、その水を電気分解して酸素と水素を分離するといったやり方や、似たようなプロセスだが水素の代わりにメタンを使うやり方が試みられた。
 
 しかし、これらの方法では得られる酸素が少ないうえに複雑で、しかも月レゴリスを溶かすための1600度という熱も必要になる。

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酸素抽出の前(左)と後(右)の月レゴリス Beth Lomax/University of Glasgow

月レゴリスをいきなり電気分解


 そこでイギリス・グラスゴー大学のベス・ロマックス氏らは、還元のプロセスを飛ばして、「溶解塩電解」という粉末にした月レゴリスにいきなり電気分解を行うやり方を試してみた。

 まず月レゴリスに電解質として塩化カルシウムを混ぜ、これを950度で加熱。そして、ここに電流を流すと酸素が抽出される。陽極には塩化カルシウムが集まるが、これは簡単に取り除くことができる。

 なお、いくら大切な研究だからといって、月の表土を直接実験で使うには貴重すぎる。

 そこで地球の素材を使ってそれを正確に再現した、「模擬月レゴリス」というものが今回の研究では使われている。

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Planetary and Space Science

月面基地の貴重な酸素と金属の供給源になりうると期待


 その結果、溶解塩電解を15時間ほど行うと、月レゴリスに結合していた酸素の75パーセントが抽出。さらに50時間後には96パーセントが抽出された。実質的にすべての酸素を取り出すことができたのだ。

 ただし、きちんと集めることができた酸素は、全体の3分の1程度でしかなく、残りは反応器との腐食反応によって失われてしまった。

 それでも、従来のやり方に比べれば大きな改善である。

 しかも、残った金属は資源として使うことができる。このように残った金属まで利用きるような酸素抽出方法はこれまでなかったとのことだ。

 月面基地の燃料や生命維持に欠かせない酸素の供給源として、施設内で製造を行うための金属資源の供給源として、重要な技術になるだろう。

 この研究は『Planetary and Space Science』(9月19日付)に掲載された。

References:Proving the viability of an electrochemical process for the simultaneous extraction of oxygen and production of metal alloys from lunar regolith - ScienceDirect/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 09:49
  • ID:iE2TV9Xv0 #

仮に、この技術が実用化され、月面の開発が始まると、グラン●ードな世界が始まったりしてw

2

2. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 10:19
  • ID:GYYMVPWA0 #

月の質量が減ると問題になると思っているのは俺だけか?

3

3. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 10:37
  • ID:BfNhJNhS0 #

月の兎が環境破壊するなと暴動起こすぞ

4

4. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:14
  • ID:.NKOqw5K0 #

むしろ重力が低くて色々障害が出るのが問題だな

5

5. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:15
  • ID:bWOGNWWW0 #

酸素も資源なんだな…(´・ω・`)

6

6. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:36
  • ID:MGN.m5z90 #

※2
海洋への影響メッチャでかそうだよな
マントルにも影響有りそう

7

7. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:40
  • ID:QzvZ05Vd0 #

月にはヘリウム3が少しあるから、核融合炉からエネルギーをとれるかも。
水は、水酸化物からとれないかな?
月面基地ができれば、宇宙開発が加速すると思う。
そうすれば外宇宙へ脱出する足掛かりになる。
あと10億年もすれば、地磁気が消失して大気も水も宇宙に散って行ってしまう。
すると生物が地球に住めなくなるからね。

8

8. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:45
  • ID:i049L.Ml0 #

月には氷があるんじゃなかったっけか

9

9. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:49
  • ID:JypD676d0 #

何だって出来るさ
エネルギーさえあれば

10

10. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 11:54
  • ID:vHFKMY0.0 #

宇宙兄弟でやってたからとっくに方法は確立してると勘違いしてたわ

11

11. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 12:05
  • ID:pNU5RSjH0 #

合理的、経済的な移動手段やロジスティクスがカギですな

12

12. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 12:09
  • ID:3N3GLcNX0 #

塩化カルシウムは電解質ではなく、融剤。
融点を下げるために使っている。
高校化学で習ったアルミニウムを作る際に使う氷晶石と同じ役割。

電気分解を行った際にアノード(陽極)側に集まってくるのは
アニオン(陰イオン)だから塩化カルシウムが集まるって
意味が解らない。
時間がある時に論文を見てみよう。

13

13. ついでにポテトフライ

  • 2019年10月31日 12:12
  • ID:.u6PH8.90 #

その電力どうやって得るんだ。そのほうが100倍重要だ。

14

14. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 12:15
  • ID:vtIHRxKm0 #

昔から言われていたね、月面で確保が難しいのは窒素と炭素で、これをなんとかできれば酸素等は簡単に確保できるので自給自足できる基地が作れると。
とりあえず、窒素が確保できればずいぶん状況は変わるんだろうけれど酸素じゃまだ先は長いかもしれない。

15

15. 安房守

  • 2019年10月31日 12:40
  • ID:3lLGd18R0 #

今の宇宙は特殊な訓練を受けた選ばれしものが行くもの。

大航海時代のように、それなりの勇気・知識・技量・資金で行ける時代のきっかけになるのかしら・・・。

16

16. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 14:50
  • ID:kWbPxiud0 #

地球外で最初に見つかる生命は月の地下にいると思う

17

17. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 17:32
  • ID:P0xPzys90 #

月面で、宇宙船の躯体が作れそうだね。

18

18. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 17:46
  • ID:cAEpHKNy0 #

大気の成分で一番多いのは窒素だから月面で窒素を得る方法も必要なのでは?
酸素オンリーだと酸素酔いして死亡するのではなかろうか。(間違ってたらゴメンね)

19

19. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 17:48
  • ID:7CgNwnhA0 #

星のパイロットって小説で月の土壌から還元する酸素燃料にしたロケットってのが出て来てたな。

20

20. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 17:55
  • ID:e.TAEiN20 #

核融合発電しながらプラズマ化して分離した酸素だけを溶鉱炉から取り出せないかな

21

21. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 18:41
  • ID:mA.iSNyt0 #

月の空気はマズイぜとかSF的愚痴が言えるようになるんですね!

※13
ソーラーパネルでも張っつけとけばいいんじゃね?
宇宙に浮かべてわざわざ地球へマイクロウェーブで送ろうとする計画もあるんだし

22

22. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 18:42
  • ID:auDf8ZET0 #

※2
他の天体に酸素を持っていくとかしない限り月の質量は変化しないのでは?

23

23. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 19:55
  • ID:L13B252j0 #

仮に酸素を取り出せるとしても
地球のように大気圏ができるわけじゃないよね

24

24. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 21:29
  • ID:hTmwlDlF0 #

※2 ※22
月の重力は弱いので、酸素にしてしまうとおそらく宇宙にどんどん酸素が逃げて行ってしまうと思います。
ただ、酸素を作った程度で起きる質量変化で起きる影響もやはりそんなに大きくはないのではないかという気もしますね。

たとえば、地球の大気から宇宙に逃げて行ってしまう気体(大半が水素)は年間約10の8乗kg。大雑把には同じくらいのオーダーで月の質量も変化すると考えてみましょう。(実際は、地球から逃げていく気体の大半は軽い水素であるとか、一方で月の重力は弱いとかいろいろ違いはありますが……)
一方、月の質量はざっくり10の23乗kg。つまり、月は割合にして一年間に10の-15乗=1/1000000000000000だけ軽くなっていくわけです。精密な宇宙観測(重力波検出とか?)をする人などにとっては考慮しないといけない値なのかもしれませんが、日常生活にはほとんど影響しないのでは。

25

25. 匿名処理班

  • 2019年10月31日 21:53
  • ID:gC5Cx83w0 #

因みに地球で一番多い元素は「酸素」だ。
空気としてではなく「岩石」として化合している物が殆ど。

26

26. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 04:38
  • ID:Opoauti.0 #

「月の酸素を作る」で
「アンドロイド・アキコ」を思い出した

27

27. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 08:01
  • ID:SU5K9Zma0 #

※2
月の重力で大気を維持できるわけないので、密閉型コロニー用でしょ。

呼吸用だとやはり窒素が問題かなぁ。

28

28. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 08:11
  • ID:WRX2JtY70 #

※18
酸素酔いよりも火災が怖い。

※2、※24
なんで素の月面で酸素を取り出す話になっているんだ。
基地施設の容器の中での作業に決まってるだろ…。

29

29. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 10:42
  • ID:xd9.1WUS0 #

※28
コメ24の者ですが、コメ2の方が質量変化を気にしているので、散逸が最大になると思われる状況を提示して、それでもおそらく問題ないと示しただけですよ。もちろん現実的なのは密閉型なのですが、そもそもそれだったら質量変化はほとんど起きないはずですし。(ただ後述のようにこの試算はそんなに信用できないです……すみません)

※24
よく考えるとこの試算はあまりにも雑だったのであまり参考にならないかもしれません。そもそも地球の1/6の重力だと、いくら酸素を増やしたところで1気圧まで持っていけない可能性もあります。まじめに考えるためには、ちゃんと重力と気体分子の釣り合いを考えたり、統計力学をつかったりする必要がありそうです。

30

30. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 14:09
  • ID:lB85LqmF0 #

>>7
月と地球は潮汐力で引っ張りあってる摩擦熱もあるので、そうそう磁場は失くならない。

31

31. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 18:20
  • ID:o0bCEVau0 #

隕石が落ちれば、月の質量は増えるよね。

32

32. 匿名処理班

  • 2019年11月01日 19:14
  • ID:nbTQDzdm0 #

地球から大量の酸素を持っていったり、
これで酸素を生成したり、
溜まった二酸化炭素を植物の循環に任せたり・・・。

他にも色々酸素精製方法が編み出されるだろう。
やり方は増えれば増えるだけ良い。

33

33. 匿名処理班

  • 2019年11月02日 03:42
  • ID:qsc.hhAs0 #

※2
むしろ地球から持ち込まれ増え続ける機材や人や、放射性核廃棄物などのゴミ埋め立てで質量増えたりして。

34

34. 匿名処理班

  • 2019年11月02日 19:03
  • ID:bo53gWEa0 #

闇酸素とか酸素ゴロとか酸素王とか出てきたりして。
今のうちに月の土地を買いまくればいつか大金持ちに!

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