Au lieu de forêts vierges ou d’océans, les sociétés minières pourraient obtenir des métaux précieux rares à partir d’astéroïdes au cours des 40 prochaines années.
La hausse des coûts, la pollution et la perturbation des écosystèmes ont incité à examiner de plus près les astéroïdes en tant que source prometteuse de métaux précieux pour la technologie moderne, notamment les batteries, les panneaux solaires et les pièces d’éoliennes. La demande croissante d’énergie propre accroît le besoin de ces minéraux vitaux, tandis que des inquiétudes persistent quant à l’impact environnemental de l’exploitation minière terrestre.
L’exploitation minière spatiale, bien que coûteuse, offre une solution.
Ce mois-ci, deux groupes d’économistes différents ont publié des évaluations économiques de l’exploitation minière des astéroïdes dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Une évaluation a été menée par des économistes de l’Université de Tor Roma Vergata, de l’Université du Maryland et du Middlebury College. Il s’est concentré sur les défis à relever pour tirer parti des atouts astéroïdes actuellement disponibles.
L’évaluation identifie les dépenses de R&D et les politiques régissant l’utilisation de l’espace comme les principaux obstacles à l’utilisation des activités spatiales pour stimuler la croissance économique. Les entreprises privées ont tendance à orienter leurs initiatives de recherche spatiale vers la rentabilité plutôt que vers une diffusion plus large des connaissances.
De plus, les restrictions énoncées dans le Traité sur l’espace extra-atmosphérique compliquent encore davantage les choses.
Ce traité international interdit aux entreprises de revendiquer la propriété de zones orbitales spécifiques autour de la Terre. En conséquence, des problèmes tels que les déchets spatiaux et la propagation des débris spatiaux, susceptibles d’entrer en collision les uns avec les autres, deviennent de plus en plus répandus.
Le premier dit : « La résolution de ces risques mondiaux pose des problèmes d’action collective mondiale, et leur solution nécessite une coordination internationale. » appréciation.
D’autres problèmes mentionnés étaient le manque de protection planétaire contre les astéroïdes et la contamination rétro-Terre.
« Si elles sont bien gérées, l’exploration et l’utilisation de l’espace peuvent offrir des opportunités sans précédent en matière de développement économique et de durabilité. »
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La production terrestre étant limitée, l’espace devient une option plus attrayante
La deuxième évaluation a été menée par trois membres de la Colorado School of Mines et un quatrième membre du Fonds monétaire international. Il se concentre sur la manière dont l’exploitation minière spatiale contribue à la croissance durable sur Terre.
L’évaluation a révélé que la transition de l’exploitation minière sur Terre vers l’espace pourrait faciliter une croissance continue de l’utilisation des minéraux sur Terre tout en atténuant les coûts environnementaux et sociaux.
Les chercheurs ont pris en compte les coûts de tout, depuis la recherche et le développement et le transport jusqu’à la conception et la construction de fusées et d’équipements, y compris la robotique, nécessaires pour extraire les minéraux des astéroïdes et les ramener sur Terre.
Abondance moyenne de minéraux dans les astéroïdes métalliques et sur Terre. Tableau via « L’exploitation minière spatiale peut stimuler une croissance durable »
Leurs calculs suggèrent que dans les 30 à 40 prochaines années, l’extraction des métaux des astéroïdes pourrait devenir non seulement rentable, mais aussi le principal moyen d’obtenir des métaux précieux à mesure que leurs prix augmentent et que les coûts d’exploitation dans l’espace diminuent.
« À mesure que les contraintes sur la production terrestre augmentent, l’espace devient une option plus attrayante. Les efforts de recherche et de développement sont consacrés au stock de connaissances minières spatiales, augmentant ainsi la valeur numérique de la production spatiale. » appréciation.
« Au fil du temps, des politiques contraignantes sur les dommages environnementaux, combinées à une meilleure efficacité de la production dans l’espace, conduisent à une transition vers l’exploitation minière spatiale. »
Les astéroïdes contiennent un mélange de métaux et de matériaux
une Stade La revue Planetary and Space Science, publiée l’année dernière, a rapporté que la composition des astéroïdes varie considérablement, allant d’objets riches en substances volatiles à des objets métalliques contenant de fortes concentrations de métaux rares tels que l’or, l’argent et le platine, en plus d’éléments plus courants. comme le fer et le nickel.
Certains astéroïdes riches en platine peuvent contenir des teneurs allant jusqu’à 100 grammes par tonne, ce qui est 10 à 20 fois supérieur à celui trouvé dans les mines de platine à ciel ouvert en Afrique du Sud.
Les astronomes et les scientifiques s’intéressent à différents types de matériaux présents dans l’espace, tels que les gaz (tels que l’hydrogène, le carbone et l’oxygène), certains types de roches pouvant être traitées pour fabriquer des métaux et les métaux qui existent déjà sous une forme utilisable. La plupart de ces matériaux ne valent pas la peine d’être rendus sur Terre car ils sont trop chers, et nous ne le ferons peut-être jamais.
Cependant, certains métaux spéciaux appelés métaux du groupe du platine (MGP), tels que le rhodium, le ruthénium, le palladium, l’osmium, l’iridium et le platine, ont fait l’objet d’une attention particulière dans le contexte de l’exploitation minière spatiale. Ces minéraux peuvent être présents en quantités suffisamment importantes dans certains astéroïdes, ce qui rend utile leur extraction depuis l’espace.
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Oliver Damon, Mark Bezos et Jeff Bezos écoutent leur coéquipier de New Shepard, Wally Funk, alors qu’il décrit leur voyage dans l’espace suborbital via Blue Origin. Photo d’Alan Boyle via GeekWire.
L’accès à l’espace est devenu moins cher
Presque toutes les technologies modernes sont liées à l’espace d’une manière ou d’une autre. Les changements technologiques et politiques tels que les fusées réutilisables, l’augmentation de la puissance de calcul et les nouveaux mécanismes contractuels ont conduit à une baisse des prix de lancement et à un intérêt commercial accru pour l’espace.
Bien que le Traité sur l’espace extra-atmosphérique de 1967 pose des défis au développement économique dans l’espace, des entreprises privées comme Blue Origin et Space rendent l’accès à l’espace moins cher. Les deux sociétés ont réduit le coût de lancement de missiles par 20 au cours de la dernière décennie.
« Et si ces coûts continuaient de baisser, rendant possible l’exploitation minière à partir d’astéroïdes ou de la lune ? Quelles seraient les implications pour la croissance économique et l’environnement ? » appréciation.
À mesure que les intérêts commerciaux dans l’espace augmentent, le nombre de charges utiles augmente également. Ces charges s’étendent au-delà d’une poignée d’économies à revenus élevés, comme les États-Unis et la Chine. En fait, le nombre de pays disposant de charges utiles dans l’espace a atteint un niveau sans précédent.
Infographie via « Exploration spatiale et croissance économique : nouveaux enjeux et perspectives »
Les astéroïdes de type C sont très populaires en raison de leur teneur en eau
nouvellement un rapport Fact.MR a montré que l’expansion rapide du secteur spatial commercial stimulera les opérations minières spatiales dans les années à venir. Actuellement, le marché mondial de l’exploitation minière spatiale représente 1,7 milliard de dollars et devrait connaître un taux de croissance annuel composé de 16,1 % au cours des 10 prochaines années.
Les astéroïdes de type C ont suscité l’intérêt des entreprises travaillant sur des missions spatiales en raison de leur teneur en eau, une ressource précieuse pour le carburant des fusées. Leur attrait vient de leurs grandes réserves de minéraux et de matières organiques, ce qui les rend bien adaptés à la fabrication dans l’espace.
Les principales entreprises de cette industrie comprennent Asteroid Mining Corporation, Deep Space Industries, la China National Space Administration, l’Agence spatiale européenne, Moon Express, l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale, l’Agence spatiale fédérale russe, Planetary Resources, Shackleton Energy et Trans Astronautica. L’Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace et Space Fab.
Alors que le marché de l’exploitation minière spatiale présente un fort potentiel de croissance, le voyage dans l’univers promet des développements technologiques et des opportunités économiques passionnants, ouvrant la voie à un avenir radieux dans le secteur spatial commercial.
Étonnamment, une équipe de chercheurs internationaux a découvert un flux d’étoiles exceptionnellement massif et faible au centre des galaxies.
La ligne noire est le géant Coma Stream récemment découvert. Cette ligne fait dix fois la longueur de la Voie lactée et se situe à environ 300 millions d’années-lumière entre les galaxies (taches jaunes). Crédit image : Télescope William Herschel/Roman et al.
Bien que des jets dans la Voie lactée et dans les galaxies voisines aient déjà été documentés, cela représente l’observation inaugurale d’un flux intergalactique étendu. Il est remarquable qu’il s’agisse du volet le plus complet identifié à ce jour. Les astronomes ont détaillé leurs découvertes dans Journal d’astronomie et d’astrophysique.
Les premières observations ont été effectuées à l’aide d’un télescope relativement modeste d’un diamètre de 70 cm appartenant à l’astronome Michael Rich en Californie, aux États-Unis. Les chercheurs ont ensuite pointé le télescope William Herschel de 4,2 mètres à La Palma, en Espagne, vers la zone désignée.
Après un traitement approfondi de l’image, ils ont révélé un flux extrêmement faible qui dépasse de plus de dix fois la longueur de la Voie lactée. Ce flux en expansion ne semble être lié à aucune galaxie particulière, tourbillonnant dans l’environnement des amas. Les chercheurs l’ont surnommé le « flux de coma géant ».
Ce ruisseau géant a croisé notre chemin par hasard. Nous étudiions les halos d’étoiles autour des grandes galaxies.
Javier Roman, chercheur principal à l’Université de Groningue
Elle entretient des affiliations avec l’Université de Groningen aux Pays-Bas et l’Université de La Laguna à Tenerife, en Espagne. L’importance de découvrir le géant Coma Stream réside dans sa fragilité et sa présence dans un environnement difficile caractérisé par des galaxies qui s’attirent et se repoussent.
En même temps, nous avons pu simuler des flux aussi énormes sur ordinateur. Nous espérons donc en trouver davantage. Par exemple, si nous cherchons avec le futur ELT 39 AD et quand Euclide commence-t-il à produire des données.
Reinier Pelletier, co-auteur de l’étude, Université de Groningen
À l’aide des prochains grands télescopes, les chercheurs visent non seulement à détecter des courants géants supplémentaires, mais également à examiner de près le courant de coma géant lui-même.
Nous aimerions observer des étoiles individuelles dans et à proximité du flux et en apprendre davantage sur la matière noire..
Reinier Pelletier, co-auteur de l’étude, Université de Groningen
L’amas de Coma est l’un des groupes de galaxies les plus étudiés, contenant des milliers de galaxies situées à environ 300 millions d’années-lumière de la Terre, dans la constellation nord de Bérénice.
En 1933, l’astronome suisse Fritz Zwicky démontra que les galaxies au sein de l’amas présentaient des vitesses très élevées lorsque seule la matière visible était considérée. Il en a déduit l’existence de la matière noire, qui agit comme une force invisible assurant le maintien de la cohésion. Les propriétés exactes de la matière noire restent encore inconnues à ce jour.
Les scientifiques dirigés par Peter Zoller ont développé un nouvel outil pour mesurer l’intrication dans de nombreux systèmes corporels et l’ont démontré expérimentalement. Cette méthode permet d’étudier des phénomènes physiques auparavant inaccessibles et peut contribuer à une meilleure compréhension des matériaux quantiques. Le travail a maintenant été publié dans la revue Nature.
L’intrication est un phénomène quantique dans lequel les propriétés de deux ou plusieurs particules sont interconnectées de telle manière qu’un état spécifique ne peut plus être attribué à chaque particule individuelle. Nous devons plutôt prendre en compte toutes les particules qui participent simultanément à un certain état. L’enchevêtrement des molécules détermine en fin de compte les propriétés de la matière.
« L’intrication de nombreuses particules est la caractéristique qui fait la différence », souligne Christian Kocail, l’un des premiers auteurs de cet article publié dans Nature. « Mais en même temps, c’est très difficile à déterminer. » Les chercheurs dirigés par Peter Zoller de l’Université d’Innsbruck et de l’Institut d’optique quantique et d’information quantique (IQOQI) de l’Académie autrichienne des sciences (ÖAW) présentent désormais une nouvelle approche qui pourrait améliorer considérablement l’étude et la compréhension de l’intrication dans les matériaux quantiques. . Afin de décrire de grands systèmes quantiques et d’en extraire des informations sur l’intrication existante, il faudrait naïvement effectuer un nombre incroyablement grand de mesures. « Nous avons développé une description plus efficace, qui nous permet d’extraire des informations d’intrication du système avec des mesures beaucoup plus petites », explique le physicien théoricien Rijk van Beijnen.
Dans une simulation quantique d’un piège à ions contenant 51 particules, les scientifiques ont imité la matière réelle en la recréant particule par particule et en l’étudiant dans un environnement de laboratoire contrôlé. Très peu de groupes de recherche dans le monde disposent du contrôle nécessaire sur autant de particules que les physiciens expérimentateurs d’Innsbruck dirigés par Christian Ross et Rainer Platt. « Le principal défi technique auquel nous sommes confrontés ici est de savoir comment maintenir de faibles taux d’erreur tout en contrôlant les 51 ions piégés dans notre piège et en garantissant la faisabilité du contrôle des qubits et des lectures individuels », explique l’expérimentateur Manoj Joshi. Ce faisant, les scientifiques ont été témoins pour la première fois d’effets expérimentaux qui n’avaient été décrits auparavant que théoriquement. « Ici, nous avons combiné les connaissances et les méthodes sur lesquelles nous avons travaillé ensemble minutieusement au cours des dernières années. Il est impressionnant de voir que l’on peut faire ces choses avec les ressources disponibles aujourd’hui. «
Dans la matière quantique, les particules peuvent être intriquées avec une force plus ou moins grande. Les mesures sur des particules fortement intriquées ne donnent que des résultats aléatoires. Si les résultats des mesures sont très variables, c’est-à-dire s’ils sont purement aléatoires, les scientifiques parlent de « chaud ». Si la probabilité d’un certain résultat augmente, il s’agit d’un objet quantique « froid ». Seule la mesure de tous les objets enchevêtrés révèle l’état exact. Dans les systèmes constitués d’un très grand nombre de molécules, l’effort de mesure augmente considérablement. La théorie quantique des champs prédit que les sous-régions d’un système constitué de nombreuses particules enchevêtrées peuvent se voir attribuer un profil de température. Ces caractéristiques peuvent être utilisées pour extraire le degré d’enchevêtrement des particules.
Dans le simulateur quantique d’Innsbruck, ces profils de température sont déterminés via une boucle de rétroaction entre l’ordinateur et le système quantique, où l’ordinateur génère constamment de nouveaux profils et les compare aux mesures réelles de l’expérience. Les profils de température obtenus par les chercheurs montrent que les particules qui interagissent fortement avec l’environnement sont « chaudes » et celles qui interagissent peu sont « froides ». « Cela correspond tout à fait à l’idée selon laquelle l’intrication est particulièrement importante lorsque l’interaction entre les particules est forte », explique Christian Kocail.
Ouvrir les portes à de nouveaux domaines de la physique
« Les méthodes que nous avons développées constituent un outil puissant pour étudier l’intrication à grande échelle dans la matière quantique cohérente. Cela ouvre la porte à l’étude d’une nouvelle classe de phénomènes physiques à l’aide de simulateurs quantiques déjà disponibles aujourd’hui. » « Avec les ordinateurs classiques, de telles simulations ne peuvent plus être calculées avec un effort raisonnable. » Les méthodes développées à Innsbruck seront également utilisées pour tester de nouvelles théories sur de telles plates-formes.
Générer de la vie à partir d’une soupe biologique est un travail complexe. Il faut une multitude d’ingrédients, tous réunis au même endroit, dans de bonnes conditions.
Bien que les termes exacts puissent encore être débattus, nous avons une bonne idée des éléments requis dans le tableau périodique.
Un composant important – le phosphore – vient d’être découvert les abords de la Voie Lactée ; L’un des derniers endroits où les scientifiques s’attendaient à le voir. En effet, les types d’étoiles massives responsables de la création du phosphore n’existent généralement pas.
« Pour fabriquer du phosphore, il faut une sorte d’événement violent. » dit l’astronome et chimiste Lucy Zuiris Université d’État de l’Arizona et Observatoire Steward. « On pense que le phosphore apparaît dans les explosions de supernova, c’est pourquoi il faut une étoile ayant au moins 20 fois la masse du Soleil. »
C’est en tout cas ce que dit la sagesse conventionnelle. La découverte de phosphore loin de toute étoile massive ou reste de supernova suggère qu’il pourrait y avoir d’autres moyens de créer cet élément crucial à la vie.
Presque tous les objets que vous voyez autour de vous sont constitués d’étoiles. Lorsque les premiers atomes de l’univers sont issus du plasma primordial, ils prenaient principalement la forme d’hydrogène et d’un peu d’hélium ; Toutes les autres choses ne sont arrivées que lorsque les étoiles sont arrivées. Ces magnifiques orbes de feu et de fureur sont plus que de simples lumières dans l’obscurité veloutée ; Ce sont des machines à briser les atomes, fusionnant des éléments en leur noyau pour construire des éléments plus lourds.
Mais les éléments produits par une étoile dépendent de sa masse. Des étoiles de la taille de notre soleil et plus petites Faciliter les réactions de fusion Qui construit des éléments légers comme le lithium et le béryllium tout en fusionnant l’hydrogène et l’hélium. Une autre forme de fusion Cela peut se produire dans des étoiles beaucoup plus grandes qui peuvent donner naissance à des éléments tels que l’oxygène et l’azote.
Le phosphore ne fait pas partie de la série des fusions stellaires ; Mais une façon connue de les former est lors des explosions de supernova.
Les explosions de supernova présentent un autre avantage, qui n’arrive qu’aux étoiles de masse élevée : elles projettent des éléments dans l’espace, ensemençant le milieu interstellaire avec des composants lourds qui sont absorbés par les nouvelles générations d’étoiles, et d’autres choses comme les comètes et les planètes.
Mais les étoiles massives ne peuvent se former que dans les régions où il y a suffisamment de matière pour les nourrir. La matière devient moins dense à mesure que l’on s’éloigne du centre de la galaxie, on ne s’attend donc pas à ce que des étoiles massives se forment à la périphérie de la galaxie. Cela fait de la découverte du phosphore dans un nuage connu sous le nom de WB89-621, à environ 74 000 années-lumière du cœur de la Voie lactée, un mystère majeur.
« Le phosphore que nous avons découvert se trouve aux confins de la galaxie, là où il ne devrait pas se trouver. » dit la chimiste Lilia Kulimai De l’Université d’État de l’Arizona. « Cela signifie qu’il doit y avoir un autre moyen de produire du phosphore. »
Il y a deux explications principales. L’un est Fontaine Galaxie. Ce modèle propose que les éléments soient transportés des régions intérieures de la galaxie vers les régions extérieures par des explosions de supernova qui poussent la matière du disque galactique vers le halo, où elle se refroidit et précipite à nouveau.
Les chercheurs disent que cela est peu probable ; Il existe peu de preuves d’observation concernant les geysers galactiques, et de toute façon, ils ne transporteraient pas de matériaux aussi loin.
Mais il y a une autre possibilité. Il y a quelques années, les astronomes ont découvert que des étoiles moins massives pouvaient Production de phosphore, aussi. Pas lors d’une explosion, mais dans la zone entourant immédiatement son centre grâce à un processus connu sous le nom de capture de neutrons. Là, les isotopes du silicium peuvent piéger des neutrons supplémentaires pour former du phosphore.
La découverte de phosphore loin de la source de toute supernova suggère que ce modèle pourrait avoir quelque chose à voir.
C’est une nouvelle vraiment passionnante, car le phosphore est la dernière chose appelée Nachoups Les éléments – azote, carbone, hydrogène, oxygène, phosphore et soufre – seront situés à la périphérie de la galaxie.
« Pour qu’une planète soit habitable telle que nous la connaissons, elle doit contenir tous les éléments de NCHOPS, et leur présence définit la zone habitable de la galaxie. » Zeuris dit. « Et avec notre découverte du phosphore, ils se trouvent désormais tous aux confins de la galaxie, la zone habitable s’étendant jusqu’à la périphérie de la galaxie. »
Les astronomes n’ont pas pris en compte les limites de la galaxie dans leur recherche de vie extrasolaire parce qu’ils pensaient qu’il n’y avait pas assez de phosphore là-bas. Cette découverte signifie que nous pouvons élargir la portée de la recherche.
« Nous espérons que la découverte du phosphore aux confins de la galaxie stimulera l’étude des exoplanètes lointaines. » dit la chimiste Catherine Gould De l’Université d’État de l’Arizona.
