Gli scienziati hanno trovato un nuovo modo che i futuri esploratori di Marte potrebbero potenzialmente generare il proprio ossigeno.

Marte è molto lontano dalla Terra, quindi essere in grado di creare aria respirabile in loco farebbe risparmiare denaro e fatica nel dover trasportare ossigeno fino in fondo dal nostro pianeta.

Un gruppo di ricerca ha scoperto questa nuova reazione generatrice di ossigeno studiando le comete. La maggior parte di questi piccoli mondi ghiacciati ha origine in un’area lontana del sistema solare nota come Nube di Oort, ben oltre l’orbita di Nettuno. Se l’orbita di una cometa la avvicina al sole, il calore inizia a spingere il ghiaccio cometario nello spazio. Questa reazione produce lunghe code che possono allungarsi per migliaia di miglia.

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Un team di ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena ha trovato un nuovo modo per spiegare come le comete generano ossigeno molecolare, i due atomi di ossigeno che si uniscono per formare aria respirabile.

Un metodo già noto è attraverso l’energia cinetica. Una cometa sublimante è un ambiente occupato, dove il vento solare (il flusso costante di particelle che emana dal sole) può spingere molecole d’acqua galleggianti nella superficie della cometa ad alta velocità. Se ci sono composti contenenti ossigeno sulla superficie, le molecole d’acqua di carenaggio possono strappare gli atomi di ossigeno e produrre ossigeno molecolare.

L’ossigeno molecolare può anche essere prodotto attraverso reazioni di anidride carbonica, ha scoperto il team. (L’anidride carbonica contiene un singolo atomo di carbonio e due atomi di ossigeno.) L’ex collega post-dottorato del Caltech Yunxi Yao e l’attuale professore di ingegneria chimica del Caltech Konstantinos Giapis hanno simulato questa reazione facendo schiantare l’anidride carbonica in lamina d’oro. Poiché la lamina d’oro non può essere ossidata, da sola non dovrebbe produrre ossigeno molecolare. Ma quando l’anidride carbonica careens nella lamina ad alta velocità, la superficie d’oro emette ossigeno molecolare.

“Ciò significava che entrambi gli atomi di ossigeno provengono dalla stessa molecola di CO2, dividendola efficacemente in modo straordinario”, hanno detto i rappresentanti del Caltech in una dichiarazione.

Per capire meglio come l’anidride carbonica può scomporsi in ossigeno molecolare, il professore di chimica Caltech Tom Miller e il collega post-dottorato Philip Shushkov hanno creato una simulazione al computer.

Una sfida nella modellazione della reazione è che le molecole reagenti sono molto “eccitate”, nel senso che vibrano e ruotano in modo complesso, hanno detto i ricercatori.

“In generale, le molecole eccitate possono portare a una chimica insolita, quindi abbiamo iniziato con questo”, ha detto Miller nella dichiarazione. “Ma, con nostra sorpresa, lo stato eccitato non ha creato ossigeno molecolare. Invece, la molecola si è decomposta in altri prodotti.”

Piuttosto, gli scienziati hanno scoperto che molecole di anidride carbonica estremamente” piegate ” — quelle con una geometria insolita — possono essere create senza eccitare l’anidride carbonica. Questo a sua volta produrrebbe ossigeno.

Quando Yao e Giapis fracassarono le molecole di anidride carbonica in lamina d’oro, caricarono elettricamente le singole molecole di anidride carbonica e poi le accelerarono usando un campo elettrico. Tuttavia, Giapis ha detto che la reazione potrebbe avvenire anche a una velocità più lenta, il che potrebbe spiegare perché c’è un po ‘ di ossigeno che galleggia nell’atmosfera marziana.

“Potresti lanciare una pietra con una velocità sufficiente a un po ‘di CO2 e ottenere la stessa cosa”, ha detto nella dichiarazione. “Avrebbe bisogno di essere in viaggio circa veloce come una cometa o un asteroide viaggia attraverso lo spazio.”

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Prima, gli scienziati pensavano che la minuscola concentrazione di ossigeno atmosferico di Marte fosse probabilmente generata dopo che la luce ultravioletta del sole colpisce le molecole di anidride carbonica nell’aria del pianeta Rosso. Giapis teorizza, tuttavia, che l’ossigeno marziano potrebbe anche essere generato quando particelle di polvere, accelerate ad alta velocità nell’atmosfera, si schiantano contro molecole di anidride carbonica.

Il reattore utilizzato da Giapis è a bassissima resa, generando solo una o due molecole di ossigeno per ogni 100 molecole di anidride carbonica che attraversano l’acceleratore. Giapis ha detto, tuttavia, che forse il suo reattore potrebbe essere modificato un giorno per creare aria respirabile per gli astronauti su Marte. E sulla Terra, il reattore potrebbe essere utile per estrarre l’anidride carbonica (che è anche un potente gas serra e il principale motore del riscaldamento globale) dall’atmosfera e convertirla in ossigeno.

“È un dispositivo finale? No. È un dispositivo che può risolvere il problema con Marte? No”, ha detto. “Ma è un dispositivo che può fare qualcosa che è molto difficile. Stiamo facendo delle cose pazzesche con questo reattore.”

Un documento basato sulla ricerca, guidato da Yao, è stato pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Nature Communications.

A proposito, la NASA sta per dare ossigeno-generazione tech un test eseguito su Marte. Un dimostratore tecnologico chiamato MOXIE (Mars Oxygen In situ resource utilization Experiment) volerà a bordo del Mars rover 2020 dell’agenzia, che dovrebbe essere lanciato la prossima estate e atterrare sul Pianeta Rosso a febbraio 2021. MOXIE dividerà elettrochimicamente l’anidride carbonica atmosferica e la NASA vuole vedere se il metodo potrebbe essere scalato per aiutare a sostenere le persone sul Pianeta Rosso.

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