Znanstvenici su smislili novi način za stvaranje kisika koji diše na Marsu

Mars, kako je snimila NASA

Mars, kako ga je snimio NASA -in orbiter Viking 1 1970 -ih. (Kredit za sliku: NASA/JPL/USGS)





Znanstvenici su pronašli novi način na koji budući istraživači Marsa potencijalno mogu generirati vlastiti kisik.

Mars je daleko od Zemlje, pa bi mogućnost stvaranja zraka za disanje na licu mjesta uštedjelo novac i trud pri transportu kisika s našeg planeta.

Istraživački tim otkrio je ovu novu reakciju stvaranja kisika proučavajući komete. Većina ovih malih ledenih svjetova potječe iz udaljenog područja Sunčevog sustava poznatog kao Oortov oblak, daleko izvan orbite Neptuna. Ako ga orbita kometa približi Suncu, toplina počinje gurati kometni led u svemir. Ova reakcija proizvodi dugačke repove koji se mogu protezati tisućama kilometara.



Povezano: 7 najvećih misterija Marsa

Tim istraživača s Kalifornijskog tehnološkog instituta (Caltech) u Pasadeni pronašao je novi način da objasni kako komete stvaraju molekularni kisik, dva atoma kisika koji se spajaju i tvore zrak za disanje.

Jedna već poznata metoda je pomoću kinetičke energije. Sublimirajući komet je radno okruženje u kojem se solarni vjetar (stalni tok čestica koje izviru iz Sunca) može velikom brzinom gurnuti plutajuće molekule vode na površinu kometa. Ako na površini postoje spojevi koji sadrže kisik, molekule vode u stanju zadržavanja mogu otkinuti atome kisika i proizvesti molekularni kisik.



Molekularni kisik također se može proizvesti reakcijama ugljičnog dioksida, otkrio je tim. (Ugljični dioksid sadrži jedan atom ugljika i dva atoma kisika.) Bivši postdoktorand s Caltecha, Yunxi Yao i sadašnji profesor kemijskog inženjerstva s Caltecha, Konstantinos Giapis simulirali su ovu reakciju udarajući ugljikov dioksid u zlatnu foliju. Budući da se zlatna folija ne može oksidirati, sama po sebi ne bi trebala proizvoditi molekularni kisik. No, kad ugljični dioksid velikom brzinom upada u foliju, površina zlata emitira molekularni kisik.

Dijagram prikazuje kako se ugljikov dioksid može pretvoriti u molekularni kisik unutar reaktora.

Dijagram prikazuje kako se ugljikov dioksid može pretvoriti u molekularni kisik unutar reaktora.(Slika zasluga: Caltech)



'To je značilo da oba atoma kisika dolaze iz iste molekule CO2 [ugljičnog dioksida], učinkovito je razdvajajući na izvanredan način', predstavnici Caltecha - stoji u saopćenju .

Kako bi bolje razumjeli kako se ugljikov dioksid može razgraditi na molekularni kisik, profesor kemije na Caltechu Tom Miller i postdoktorand Philip Shushkov stvorili su računalnu simulaciju.

Jedan izazov u modeliranju reakcije je da su molekule koje su u reakciji vrlo 'uzbuđene', što znači da vibriraju i rotiraju na složen način, rekli su istraživači.

'Općenito, uzbuđene molekule mogu dovesti do neobične kemije, pa smo počeli s tim', rekao je Miller u izjavi. 'No, na naše iznenađenje, uzbuđeno stanje nije stvorilo molekularni kisik. Umjesto toga, molekula se razgradila na druge produkte. '

Umjesto toga, znanstvenici su otkrili da se iznimno 'savijene' molekule ugljičnog dioksida - one s neobičnom geometrijom - mogu stvoriti bez uzbuđenja ugljičnog dioksida. To bi zauzvrat proizvodilo kisik.

Kad su Yao i Giapis razbili molekule ugljičnog dioksida u zlatnu foliju, električno su napunili pojedinačne molekule ugljičnog dioksida, a zatim ih ubrzali pomoću električnog polja. Međutim, Giapis je rekao da bi se reakcija mogla odvijati i sporijom brzinom, što bi moglo objasniti zašto postoji kisik koji pluta visoko u Marsovska atmosfera .

'Mogli biste baciti kamen dovoljne brzine na nešto CO2 [ugljičnog dioksida] i postići isto', rekao je u izjavi. 'Trebalo bi putovati otprilike onoliko brzo koliko komet ili asteroid putuju kroz svemir.'

Povezano: Kako bi život na Marsu mogao izazvati koloniste

Prije su znanstvenici mislili da se mala koncentracija atmosferskog kisika na Marsu vjerojatno stvara nakon što ultraljubičasto svjetlo Sunca pogodi molekule ugljičnog dioksida u zraku Crvenog planeta. Giapis teoretizira da bi se marsovski kisik mogao generirati i kad čestice prašine, ubrzane do velike brzine u atmosferi, nalete na molekule ugljičnog dioksida.

Reaktor koji je Giapis koristio je vrlo niskog iskorištenja, stvarajući samo jednu ili dvije molekule kisika na svakih 100 molekula ugljikovog dioksida koje se kreću kroz akcelerator. Giapis je međutim rekao da bi se možda njegov reaktor mogao jednog dana izmijeniti kako bi astronautima na Marsu stvorio zrak za disanje. Na Zemlji bi reaktor mogao biti koristan za izvlačenje ugljičnog dioksida (koji je također snažan staklenički plin i glavni pokretač globalno zatopljenje ) iz atmosfere i pretvoriti u kisik.

'Je li to posljednji uređaj? Ne. Je li to uređaj koji može riješiti problem s Marsom? Ne ', rekao je. 'Ali to je uređaj koji može učiniti nešto što je jako teško. Radimo neke lude stvari s ovim reaktorom. '

Rad temeljen na istraživanju, koje je vodio Yao, objavljen je prošlog tjedna u časopisu Nature Communications .

Usput, NASA će testirati tehnologiju stvaranja kisika na Marsu. A tehnološki demonstrator nazvan MOXIE (Eksperiment iskorištenja resursa Mars Oxygen In situ) letjet će na brodu agencije Mars 2020, koji bi trebao biti lansiran sljedećeg ljeta i sletjeti na Crveni planet u veljači 2021. MOXIE će elektrokemijski podijeliti atmosferski ugljični dioksid, a NASA želi vidjeti hoće li Metoda bi se mogla povećati kako bi se pomoglo ljudima na Crvenom planetu.

Pratite Elizabeth Howell na Twitteru @howellspace . Prati nas na Twitteru @Spacedotcom i dalje Facebook .