تعدين الأجسام القريبة من الأرض للمساعدة في الحفاظ على إمدادات المواد المعدنية النادرة

تتمثل أكبر مشكلة تكنولوجية يواجهها الجنس البشري في العقد القادم في عدد الموارد المتاحة مثل المعادن الأرضية النادرة. فمع الزيادة المستمرة في عدد السكان واستخدام المعادن الأرضية النادرة في التطبيقات التكنولوجية - مثل السيارات الكهربائية والبطاريات والهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة المحمولة - فإن الطلب على الموارد اللازمة لصنع هذه المنتجات يضغط على خطوط الإمداد الحالية والاحتياطيات العالمية من المعادن. ستتم إزالة هذه المعادن والمركبات النادرة بالكامل من الأرض إذا كان هناك تصاعد كبير في استخدامها (هايز، 2020). وتتمثل بعض الحلول في زيادة كفاءة إعادة التدوير، أو زيادة كفاءة المنتجات الأرضية النادرة مثل البطاريات في البداية، وبالتالي تتطلب مواد أقل لصنع هذه المنتجات. هذه الحلول قابلة للتنفيذ في الوقت الحالي. ومع ذلك، لن يساعد أي من هذه الحلول وحدها في استدامة إمدادات هذه المواد النادرة على المدى الطويل. يتطلب الحل الأكثر قدرة على استدامة التطور التكنولوجي إلى جانب توفير المواد اللازمة لبناء تكنولوجيا متقدمة حلاً تدريجياً: تعدين الأجسام القريبة من الأرض (الأجسام القريبة من الأرض).

يُشار عادةً إلى تعدين الأجسام القريبة من الأرض باسم تعدين الكويكبات. في حزام الكويكبات، وحتى بالقرب من مدار الأرض، هناك كويكبات أو أجسام أخرى تمرّ في حزام الكويكبات، وحتى بالقرب من مدار الأرض، تحتوي على مواد ضرورية لمجتمع تكنولوجي متقدم. الكويكبات الأكثر قيمة هي الكويكبات من النوع M، والتي تتكون في المقام الأول من المعادن. وغالباً ما تتكون هذه الكويكبات المعدنية من مواد الحديد/النيكل. ويُعتقد أيضًا أن بعض الكويكبات تحتوي على معادن قيّمة أخرى مثل الكوبالت والذهب والبلاتين (لويس، 1998)، (ألفيس، 2021). لا سيما في استخدام بطاريات الليثيوم أيون، فالنيكل والكوبالت عالي الجودة ضروريان لعمل البطاريات. وعلى كوكب الأرض، تقتصر هذه المواد على مناطق مختارة من العالم، وغالباً ما تكون ظروف العمل فيها غير إنسانية أو سيئة.

فئة أخرى من الأجسام القريبة من الأرض هي تلك التي تحتوي على الماء. على الأرض، تتوقع الأمم المتحدة أن يرتفع عدد السكان على الأرض إلى 8.5 مليار نسمة بحلول نهاية العقد القادم - مما يضيف ثلاثة أرباع مليار نسمة (الأمم المتحدة، 2015). وبالمثل، وجد كاستيلو (2021) أن 70٪ من سطح الأرض ماء، مع وجود 3٪ فقط من المياه العذبة. بعد حساب جميع المياه العذبة التي لا يمكن الوصول إليها، فإن 0.4% فقط هي المياه الصالحة للاستخدام والشرب. وسيتم تقاسم نسبة 0.4% المتبقية بين السكان المتوقع أن يبلغ عددهم 8.5 مليار نسمة بحلول عام 2030. وكما ذكرنا سابقًا، تحتوي بعض الأجسام القريبة من الأرض على المياه، وحتى التكنولوجيا البسيطة مثل الحرارة في مكان مغلق من شأنها أن تطلق إمدادات وفيرة من المياه. ويمكن بعد ذلك توزيع هذه المياه لتجنب الجفاف أو الجفاف أو حصص المياه على الأرض.

ومع ذلك، من الضروري الإشارة إلى أن تطوير هذه التكنولوجيا والبنية التحتية لن يكون سهلًا أو رخيصًا أو سريعًا. ومع ذلك، فهو أمر حيوي لبقاء الجنس البشري وتقدمه. سيخفف تدفق المعادن والمياه والمركبات الأساسية الأخرى من الضغط على الصناعات خارج نطاق التكنولوجيا والغذاء مثل البناء والطيران والسيارات والطاقة المتجددة وأي احتياجات صناعية أخرى على الأرض تقريبًا.

لن تكون هذه المواد متاحة فحسب، بل ستكون رخيصة نتيجة لذلك. ففي مجال تخزين الطاقة، على سبيل المثال، سيؤدي الكويكب المستخرج بكمية كبيرة من النيكل من الفئة الأولى إلى خفض سعر البطارية إلى حد كبير، ومن المفترض أن تنتقل هذه الوفورات إلى المستهلك. هذا التأثير التنازلي سيجعل تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية أكثر سهولة. حتى التطبيقات البسيطة مثل الفولاذ للمباني أو الألومنيوم لهياكل السيارات ستقلل بشكل كبير من تكلفة الإنتاج.

ومن النتائج غير المقصودة لتحديث صناعة الفضاء إنشاء بنية تحتية لالتقاط الكويكبات والتنقيب عنها في المدار أو على سطح القمر أو نقلها إلى الأرض. ستعمل هذه البنية التحتية على تطوير صناعة الفضاء. فمن خلال خلق بيئة يكون فيها الفضاء متاحاً لعدد أكبر من الناس باستثمارات مالية أقل، يمكن أن توفر المعادن المستخرجة من الفضاء مواد البناء لمحطات فضائية مدارية جديدة أو مستعمرات قمرية. وستساعد هذه الهياكل الجديدة في استخراج المواد وتنقيتها. وبالتالي، يمكن للصواريخ التي تغادر الأرض أن تكون أصغر حجماً وذات سعة أكبر للركاب لأن مواد البناء - التي مصدرها الفضاء وليس الأرض - ستقلل من الحاجة إلى البضائع التي يتم جلبها من السطح. علاوة على ذلك، سيؤدي ذلك أيضًا إلى تقليل التكلفة من خلال تقليل كمية الوقود اللازمة للوصول إلى المدار. سيؤدي الصاروخ الذي يحمل عددًا أكبر من الركاب وحمولة أقل، وبالتالي وقودًا أقل، إلى انخفاض تكلفة الشخص الواحد للإطلاق المداري (وينزيرل وسارانج، 2021). يمكن لشركات التعدين، عند بناء القواعد أو المحطات المدارية، أن تعوض تكلفة التطوير من خلال توفير فرصة لبعثات أخرى داخل المجموعة الشمسية. ستصبح البعثات إلى المريخ أو أماكن أخرى في النظام الشمسي ممكنة مع بناء هذه الموانئ.

على الرغم من أن هذه الفكرة أكثر من طموحة وبعيدة كل البعد عن السهولة، إلا أن الجنس البشري يجب أن يقوم بالتعدين في الأجسام القريبة من الأرض وما بعدها للبقاء على قيد الحياة في القرن القادم. إن إثبات وجود المعادن الأرضية النادرة والمياه سيخلق بيئة على الأرض حيث يمكن لثمانية أو حتى تسعة مليارات نسمة أن يصبحوا مستدامين دون المساس بنوعية الحياة. ومن شأن الحصول على المزيد من مواد البناء أن يجعل تطوير وتشييد المباني والبنية التحتية الجديدة أرخص ثمناً. وأخيرًا، فإن تعدين الكويكبات هو نقطة تفرع للجنس البشري ليصبح نوعًا آمنًا داخل المجموعة الشمسية، وبالتالي توفير جيوب للحياة البشرية عبر النظام الشمسي وخلق نوع أكثر أمانًا في حالة حدوث صدمة شديدة لكوكب الأرض.

المراجع

كاستيلو، ج. (2021، 6 مارس). ما هي نسبة المياه الصالحة للشرب على الأرض؟ World Water Reserve. https://worldwaterreserve.com/water-crisis/percentage-of-drinkable-water-on-earth/.

إلفيس، م. (2021). الكويكبات: كيف سيحدد الحب والخوف والجشع مستقبلنا في الفضاء. مطبعة جامعة ييل.

هايز، سي (2020، 14 سبتمبر/أيلول). ماذا سيحدث عندما تنفد المواد الخام؟ RSS. https://eandt.theiet.org/content/articles/2020/09/what-will-happen-when-the-raw-materials-run-out/.

لويس، ج. س. (1998). تعدين السماء: ثروات لا توصف من الكويكبات والمذنبات والكواكب. Addison-Wesley.

الأمم المتحدة. (2015). السكان 2030: التحديات الديموغرافية وفرص التخطيط للتنمية المستدامة. الأمم المتحدة، إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية، شعبة السكان. https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/trends/Population2030.pdf.

Weinzierl, M., & Sarang, M. (2021، 12 فبراير/شباط). عصر الفضاء التجاري هنا. هارفارد بيزنس ريفيو. https ://hbr.org/2021/02/the-commercial-space-age-is-here.

ملاحظة: المقال عبارة عن تقديم لمنحة كلية Stanford Advanced Materials 2021.