Si un derretimiento de alta temperatura del suelo lunar se enfriara lentamente, ¿qué capas podrían aparecer?

Supongamos que el regolito de yegua se calienta a 2400 K y luego se deja enfriar lentamente en un tanque. Las muestras de regolito en polvo del yegua son aproximadamente la mitad de vasos y la mitad de cristales de composición como se muestra a continuación. ¿Se separarían algunos minerales puros en su propia capa? ¿Se podría esperar encontrar capas de óxidos metálicos puros antes de que la mezcla comenzara a cristalizar a 1700 K según la serie de reacciones de Bowen?

composición de óxidos minerales de los suelos lunares

Si no se separaran al enfriarse, ¿qué harían? ¿Es la baja gravedad un problema?

He estado trabajando en ideas muy aproximadas para hornos solares en la Luna, para modelar una colonia virtual , y estoy tratando de resolver su formato general y sus aplicaciones. También se aceptan sugerencias de lectura de nivel introductorio.

2400 K está por encima del punto de fusión de todos los minerales constituyentes y todos los óxidos metálicos excepto MgO y CaO, mientras que está por debajo de la temperatura a la que se separaría parte del oxígeno (alrededor de 2700 K). Es mi mejor suposición a la temperatura adecuada para probar esto. La serie de reacciones de Bowen comienza alrededor de los 1700 K, por lo que hasta que la mezcla se enfríe a esa temperatura, no debería cristalizar (aparte de los pequeños cristales de MgO y CaO que flotan).

¿Se mezclan estos materiales heterogéneamente o se unen a otros compuestos? Mirando la columna de ilmenita, puede ver que está compuesta principalmente de TiO2 y FeO, lo cual tiene sentido, pero ¿esos dos no están unidos para formar FeTiO3? Si es así, entonces estás hablando de algo más que separarlos, sino de descomponerlos, y eso significa mucha más química que solo un horno. Pero, tengo poco conocimiento de la metalurgia, ¡así que tal vez me equivoque!
Por ejemplo, este documento menciona que "Fe2O3 es un producto de reacción cuando la ilmenita se somete a hidróxido de sodio fundido".
@BrianLynch: me preguntaba sobre eso pero no encontré ninguna información, así que gracias por el enlace. Partí de la suposición de que algunos compuestos simplemente se mezclan, eso parece tener sentido. Purificar cualquiera de ellos sería un primer paso útil. SiO2 para vidrio, o incluso mejor cuarzo, Al2O3 para zafiro sería increíble, y CaO es la base del cemento, MgO es un excelente material refractario. En el suelo del Apolo 15, la mayor parte del FeO tendría que estar libre, o al menos no estar unido al TiO2.
Me parece recordar que hubo un problema con la creación del zafiro, aunque al principio parecía prometedor, tal vez algún tipo de elemento dopante que sería necesario pero que no estaría fácilmente disponible. Vea si puede encontrar algún documento del Prof. Alex Ellery, él tiene un gran interés en ISRU lunar e hizo un trabajo preliminar sobre el tipo de procesamiento que está describiendo.
La pregunta ahora ha sido editada con la esperanza de que sea más responsable (es decir, menos confusa).
@BrianLynch busqué en Google Scholar pero todo estaba relacionado con la robótica. En cualquier caso, esto es para una aplicación de nivel muy general: estoy modelando una colonia virtual para una audiencia general. En aras de avanzar en eso, no he pasado mucho tiempo aprendiendo los detalles de la ciencia y la ingeniería, trato de aprender lo suficiente para seguir adelante y, a medida que profundice, espero aprenderlo mejor. Encontré algunas cosas sobre la producción industrial de zafiros, al menos parece válido dibujar con lápiz la producción de zafiros en la Luna si uno está imaginando una futura colonia.
No es sorprendente, tampoco pude encontrar nada con una breve búsqueda. Creo que, en general, se puede decir que tiene sentido separar los materiales fundidos en función de las diferencias de densidad. Si tiene una tina de diferentes líquidos que no se disuelven, de hecho se separarán así. Cualquier gravedad debería ser suficiente para causar la separación, aunque supongo que en algún momento cosas como la tensión superficial se convertirán en tu enemigo. Si no desea entrar en detalles, simplemente agregue un comentario sobre esas posibles limitaciones: ¿ha averiguado si esto se hace en la Tierra?
Es necesario separar el Si del SiO2 para fabricar paneles solares a base de silicio. El proceso energético y químico se detalla aquí: pveducation.org/pvcdrom/manufacturing/refining-silicon
La gravedad puede no ser el único factor de concentración. De mis estudios de geología hace muchos años, recuerdo que las celdas de convección de calor son un factor en los depósitos de tipo cuenca grande en la Tierra. La precipitación de minerales de una piscina fundida también es una función de la diferencia de temperatura y presión dentro de la piscina.
@kimholder: Si no obtiene una respuesta satisfactoria aquí, intente publicar en SE Earth Science, que tiene varios geólogos como miembros.
@Fred Lo consideré. Sin embargo, como tema de ciencia planetaria, esto merece estar aquí. Voy a intentar enviarlo por correo electrónico a un par de científicos planetarios para ver si capta su interés. En un momento estaré en condiciones de hacer una serie de preguntas de este tipo, en apoyo de mi proyecto, y realmente deberían estar aquí y no en Ciencias de la Tierra. La Luna es un ambiente completamente seco, de alta radiación, de vacío duro con cambios extremos de temperatura. Un buen geólogo podría adaptar su pensamiento para recordar eso, pero no sería una segunda naturaleza. Por eso hay científicos planetarios.

Respuestas (1)

La concentración de metales con el regolito será un factor crítico para la cantidad de esfuerzo, energía requerida y regolito requerido.

Los otros factores importantes serán qué otros metales habrá en el regolito y cómo esto puede influir en la formación y el grado de los metales aleados.

Además, ¿qué metal quieres concentrar derritiendo regolito?

Obtener el metal que desea de su capa particular con una fusión será un problema. Uno de los problemas será el espesor, o delgadez de la capa, y su proximidad a capas de otros metales o aleaciones y la necesidad de obtener los metales de las capas sin contaminación.

Se están considerando los óxidos metálicos, no los metales puros: óxidos de silicio, hierro, calcio, aluminio, magnesio y titanio, en orden descendente de abundancia promedio. Otros constituyentes son menores. No estoy tratando de llegar a los metales en esto. Con el 99% del suelo, esas 6 cosas, si se pueden separar, las capas no serían delgadas.
Si un derretimiento de alta temperatura del suelo lunar se enfriara lentamente, ¿qué capas podrían aparecer?
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