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科学者たちは、火星に通気性の酸素を作るための新しい方法を調理

科学者たちは、将来の火星の探検家が潜在的に自分の酸素を生成する

火星は地球から遠いので、オンサイトで通気性のある空気を作ることができることは、私たち自身の惑星からずっと酸素を運ばなければならな

研究チームは、彗星を研究することによって、この新しい酸素発生反応を発見しました。 これらの小さな氷の世界のほとんどは、海王星の軌道をはるかに超えて、オールト雲として知られている太陽系の遠い領域に由来しています。 彗星の軌道が太陽に近づくと、熱が彗星の氷を宇宙に押し出すようになります。 この反応は、数千マイルのために伸びることができる長い尾を生成します。

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パサデナのカリフォルニア工科大学(Caltech)の研究者チームは、彗星が分子酸素、通気性の空気を形成するために一緒に来て酸素の二つの原子を生成する方法を説明するための新しい方法を発見しました。

既に知られている方法の一つは、運動エネルギーを介してです。 昇華彗星は、太陽風(太陽から放出される粒子の一定の流れ)が浮遊する水分子を彗星の表面に高速で押し込むことができる忙しい環境です。 表面に酸素含有化合物が存在する場合、水分子をケアすることは、酸素原子を裂き、分子酸素を生成することができる。

分子酸素はまた、二酸化炭素反応を介して生成することができる、チームが見つかりました。 (二酸化炭素は、単一の炭素原子と二つの酸素原子を含む。)元カリフォルニア工科大学ポスドク研究員のYunxi Yaoと現カリフォルニア工科大学化学工学教授のKonstantinos Giapisは、二酸化炭素を金箔に衝突させることによってこの反応をシミュレートした。 金箔は酸化することができないので、それ自体で分子酸素を生成すべきではありません。 しかし二酸化炭素がホイルに高速でcareensとき、金の表面は分子酸素を出します。

二酸化炭素が反応器内の分子酸素に変換する方法を示す図。 (画像クレジット: Caltech)

“これは、酸素の両方の原子が同じCO2分子から来て、効果的に異常な方法でそれを分割することを意味し、”Caltechの代表者は声明で述べている。

二酸化炭素が分子酸素に分解する方法をよりよく理解するために、Caltech chemistry教授のTom MillerとポスドクフェローのPhilip Shushkovは、コンピュータシミュレーションを作成し

反応をモデル化する上での1つの課題は、反応分子が非常に「励起」され、複雑な方法で振動して回転することを意味する、と研究者らは述べた。

「一般的に、励起された分子は異常な化学につながる可能性があるので、私たちはそれから始めました」とMiller氏は声明の中で述べています。 「しかし、驚いたことに、励起状態は分子状の酸素を生成しませんでした。 その代わりに、分子は他の生成物に分解される。”

むしろ、科学者たちは、二酸化炭素を刺激することなく、非常に”曲がった”二酸化炭素分子—珍しい幾何学的形状を持つ分子—を作成できることを発見し これは、順番に酸素を生成します。

YaoとGiapisが二酸化炭素分子を金箔に粉砕すると、個々の二酸化炭素分子を電気的に帯電させ、電場を用いてそれらを加速させた。 しかし、Giapisは、反応がより遅い速度でも起こる可能性があると言いました、それはなぜ火星の大気中にいくらかの酸素が高い浮遊しているのかを説明

“あなたはいくつかのCO2で十分な速度で石を投げ、同じことを達成することができます”と彼は声明の中で言いました。 「彗星や小惑星が宇宙を移動するのと同じくらい速く移動する必要があります。”

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前に、科学者たちは、太陽からの紫外線が赤い惑星の空気中の二酸化炭素分子に当たった後、大気中の酸素の火星の小さな濃度は、おそらく生成されると考えました。 しかし、Giapisは、大気中で高速に加速された塵粒子が二酸化炭素の分子に衝突すると、火星の酸素も生成する可能性があると理論化している。

使用される反応器Giapisは非常に低収率であり、加速器を介してcareeningすべての100二酸化炭素分子のために一つまたは二つの酸素分子のみを生成します。 しかし、Giapisは、おそらく彼の原子炉は、火星の宇宙飛行士のための通気性のある空気を作り出すためにいつか修正することができると言いました。 そして、地球上では、反応器は二酸化炭素(強力な温室効果ガスであり、地球温暖化の主な原因でもある)を大気から引き出し、それを酸素に変換するの

“それは最終的なデバイスですか? いいえ。. 火星の問題を解決できるデバイスですか? いいえ、”と彼は言った。 “しかし、それは非常に難しい何かをすることができるデバイスです。 私たちはこの原子炉でいくつかの狂ったことをやっています。”

八尾が率いる研究に基づいた論文は、ジャーナルNature Communicationsに先週掲載されました。ところで、NASAは酸素発生技術に火星でのテスト走行を与えようとしています。

MOXIE(Mars Oxygen In situ resource utilization Experiment)と呼ばれる技術実証機は、来年の夏に打ち上げられ、2021年2月に赤い惑星に着陸する予定の代理店の2020Mars roverに乗って飛行します。 MOXIEは大気中の二酸化炭素を電気化学的に分割し、NASAはこの方法が赤い惑星の人々を支援するためにスケールアップできるかどうかを見たいと考えて

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