Forskere lager en ny måte å lage pustende oksygen på Mars

Mars, som avbildet av NASA

Mars, som avbildet av NASAs Viking 1 -bane på 1970 -tallet. (Bildekreditt: NASA/JPL/USGS)



Forskere har funnet en ny måte fremtidige Mars -oppdagere potensielt kunne generere sitt eget oksygen.



Mars er langt fra jorden, så det å spare luft på stedet ville spare penger og krefter på å måtte hente oksygen helt fra vår egen planet.

Et forskerteam oppdaget denne nye oksygengenererende reaksjonen ved å studere kometer. De fleste av disse små isete verdenene stammer fra et fjernt område av solsystemet kjent som Oort Cloud, langt utenfor banen til Neptun. Hvis en komets bane bringer den nær solen, begynner varmen å skyve kometis ut i verdensrommet. Denne reaksjonen gir lange haler som kan strekke seg i tusenvis av miles.



I slekt: 7 Mars største mysterier

Et team av forskere fra California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena fant en ny måte å forklare hvordan kometer genererer molekylært oksygen, de to atomer av oksygen som kommer sammen for å danne luft som puster.

En allerede kjent metode er gjennom kinetisk energi. En sublimerende komet er et travelt miljø, der sol-vind (den konstante strømmen av partikler som kommer fra solen) kan skyve flytende vannmolekyler inn i kometens overflate med høy hastighet. Hvis det er oksygenholdige forbindelser på overflaten, kan omsorgsvannmolekyler rive oksygenatomer av og produsere molekylært oksygen.



Molekylært oksygen kan også produseres gjennom karbondioksidreaksjoner, fant teamet. (Karbondioksid inneholder et enkelt karbonatom og to oksygenatomer.) Tidligere Caltech -postdoktor Yunxi Yao og nåværende Caltech -kjemiprofessor Konstantinos Giapis simulerte denne reaksjonen ved å krasje karbondioksid i gullfolie. Siden gullfolie ikke kan oksideres, bør den i seg selv ikke produsere noe molekylært oksygen. Men når karbondioksid bryr seg inn i folien med høy hastighet, avgir gulloverflaten molekylært oksygen.

Diagram som viser hvordan karbondioksid kan omdannes til molekylært oksygen inne i en reaktor.

Diagram som viser hvordan karbondioksid kan omdannes til molekylært oksygen inne i en reaktor.(Bildekreditt: Caltech)



'Dette betydde at begge oksygenatomene kommer fra det samme CO2 [karbondioksid] -molekylet og splitter det effektivt på en ekstraordinær måte,' representerer Caltech sa i en uttalelse .

For bedre å forstå hvordan karbondioksid kan bryte ned i molekylært oksygen, opprettet Caltech -kjemi -professor Tom Miller og postdoktor Philip Shushkov en datasimulering.

En utfordring ved modellering av reaksjonen er at de reagerende molekylene er veldig 'spente', noe som betyr at de vibrerer og roterer på en kompleks måte, sa forskerne.

'Generelt kan opphissede molekyler føre til uvanlig kjemi, så vi begynte med det,' sa Miller i uttalelsen. 'Men til vår overraskelse skapte ikke den opphissede tilstanden molekylært oksygen. I stedet ble molekylet dekomponert til andre produkter. '

Forskerne oppdaget heller at ekstremt 'bøyde' karbondioksidmolekyler - de med en uvanlig geometri - kan opprettes uten å spennende karbondioksid. Dette vil igjen produsere oksygen.

Da Yao og Giapis knuste karbondioksidmolekylene til gullfolie, ladet de de enkelte karbondioksidmolekylene elektrisk og deretter akselererte dem ved hjelp av et elektrisk felt. Imidlertid sa Giapis at reaksjonen også kan skje med lavere hastighet, noe som kan forklare hvorfor det er noe oksygen som flyter høyt i Mars atmosfære .

'Du kan kaste en stein med nok hastighet på noen CO2 [karbondioksid] og oppnå det samme,' sa han i uttalelsen. 'Den må reise omtrent like fort som en komet eller asteroide reiser gjennom verdensrommet.'

I slekt: Hvordan leve på Mars kan utfordre kolonister

Før trodde forskere at Mars ørsmå konsentrasjon av atmosfærisk oksygen sannsynligvis genereres etter at ultrafiolett lys fra solen treffer karbondioksidmolekyler i den røde planetens luft. Giapis teoretiserer imidlertid at oksygen fra Mars også kan dannes når støvpartikler, akselerert til høy hastighet i atmosfæren, krasjer i molekyler av karbondioksid.

Reaktoren Giapis som brukes har et meget lavt utbytte, og genererer bare ett eller to oksygenmolekyler for hver 100 karbondioksidmolekyler som skjer gjennom akseleratoren. Giapis sa imidlertid at reaktoren hans kanskje kan modifiseres en dag for å skape pustende luft for astronauter på Mars. Og på jorden kan reaktoren være nyttig for å trekke karbondioksid (som også er en kraftig drivhusgass, og hoveddriveren for global oppvarming ) ut av atmosfæren og omdanne det til oksygen.

'Er det en siste enhet? Nei. Er det en enhet som kan løse problemet med Mars? Nei, sa han. 'Men det er en enhet som kan gjøre noe som er veldig vanskelig. Vi gjør noen vanvittige ting med denne reaktoren. '

Et papir basert på forskningen, ledet av Yao, ble forrige uke publisert i tidsskriftet Naturkommunikasjon .

Forresten, NASA er i ferd med å gi oksygengenererende teknologi en testkjøring på Mars. EN teknologidemonstrator kalt MOXIE (Mars Oxygen In situ ressursutnyttelseseksperiment) vil fly ombord på byråets 2020 Mars Rover, som er planlagt å starte neste sommer og lande på den røde planeten i februar 2021. MOXIE vil dele atmosfærisk karbondioksid elektrokjemisk, og NASA vil se om metoden kan skaleres opp for å hjelpe mennesker på den røde planeten.

Følg Elizabeth Howell på Twitter @howellspace . Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook .