Los científicos han encontrado una nueva forma en que los futuros exploradores de Marte podrían generar su propio oxígeno.

Marte está muy lejos de la Tierra, por lo que poder crear aire respirable en el lugar ahorraría dinero y esfuerzo al tener que transportar oxígeno desde nuestro propio planeta.

Un equipo de investigación descubrió esta nueva reacción generadora de oxígeno estudiando cometas. La mayoría de estos pequeños mundos helados se originan en un área distante del sistema solar conocida como la Nube de Oort, mucho más allá de la órbita de Neptuno. Si la órbita de un cometa lo acerca al sol, el calor comienza a empujar el hielo cometario hacia el espacio. Esta reacción produce colas largas que pueden estirarse por miles de millas.

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Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena encontró una nueva forma de explicar cómo los cometas generan oxígeno molecular, los dos átomos de oxígeno que se unen para formar aire respirable.

Un método ya conocido es a través de la energía cinética. Un cometa sublimado es un ambiente ocupado, donde el viento solar (el flujo constante de partículas que emanan del sol) puede empujar moléculas de agua flotantes a la superficie del cometa a alta velocidad. Si hay compuestos que contienen oxígeno en la superficie, las moléculas de agua carenadas pueden extraer átomos de oxígeno y producir oxígeno molecular.

El oxígeno molecular también se puede producir a través de reacciones de dióxido de carbono, descubrió el equipo. (El dióxido de carbono contiene un solo átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Yunxi Yao, ex becario postdoctoral de Caltech, y Konstantinos Giapis, actual profesor de ingeniería química de Caltech, simularon esta reacción al estrellar dióxido de carbono en una lámina de oro. Dado que la lámina de oro no se puede oxidar, por sí sola no debe producir oxígeno molecular. Pero cuando el dióxido de carbono entra en la lámina a alta velocidad, la superficie dorada emite oxígeno molecular.

«Esto significa que ambos átomos de oxígeno provienen de la misma molécula de CO2, dividiéndola efectivamente de una manera extraordinaria», dijeron los representantes de Caltech en un comunicado.

Para comprender mejor cómo el dióxido de carbono puede descomponerse en oxígeno molecular, el profesor de química de Caltech Tom Miller y el becario postdoctoral Philip Shushkov crearon una simulación por computadora.

Un desafío al modelar la reacción es que las moléculas que reaccionan están muy «excitadas», lo que significa que vibran y giran de una manera compleja, dijeron los investigadores.

«En general, las moléculas excitadas pueden llevar a una química inusual, por lo que comenzamos con eso», dijo Miller en el comunicado. «Pero, para nuestra sorpresa, el estado excitado no creó oxígeno molecular. En cambio, la molécula se descompuso en otros productos.»

Más bien, los científicos descubrieron que las moléculas de dióxido de carbono extremadamente «dobladas», aquellas con una geometría inusual, se pueden crear sin excitar el dióxido de carbono. Esto a su vez produciría oxígeno.

Cuando Yao y Giapis rompieron las moléculas de dióxido de carbono en una lámina de oro, cargaron eléctricamente las moléculas individuales de dióxido de carbono y luego las aceleraron usando un campo eléctrico. Sin embargo, Giapis dijo que la reacción también podría tener lugar a una velocidad más lenta, lo que podría explicar por qué hay algo de oxígeno flotando en lo alto de la atmósfera marciana.

«Puedes lanzar una piedra con suficiente velocidad a un poco de CO2 y lograr lo mismo», dijo en el comunicado. «Tendría que viajar tan rápido como un cometa o asteroide viaja por el espacio.»

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Antes, los científicos pensaban que la pequeña concentración de oxígeno atmosférico de Marte probablemente se genera después de que la luz ultravioleta del sol golpea las moléculas de dióxido de carbono en el aire del Planeta Rojo. Giapis teoriza, sin embargo, que el oxígeno marciano también podría generarse cuando las partículas de polvo, aceleradas a alta velocidad en la atmósfera, chocan contra moléculas de dióxido de carbono.

El reactor Giapis utilizado es de muy bajo rendimiento, generando solo una o dos moléculas de oxígeno por cada 100 moléculas de dióxido de carbono que se carenan a través del acelerador. Giapis dijo, sin embargo, que tal vez su reactor podría ser modificado un día para crear aire respirable para los astronautas en Marte. Y en la Tierra, el reactor puede ser útil para extraer el dióxido de carbono (que también es un potente gas de efecto invernadero y el principal impulsor del calentamiento global) de la atmósfera y convertirlo en oxígeno.

» ¿Es un dispositivo final? No. Es un dispositivo que puede resolver el problema con Marte? No», dijo. «Pero es un dispositivo que puede hacer algo que es muy difícil. Estamos haciendo cosas locas con este reactor.»

Un artículo basado en la investigación, dirigido por Yao, se publicó la semana pasada en la revista Nature Communications.

Por cierto, la NASA está a punto de poner a prueba a la tecnología generadora de oxígeno en Marte. Un demostrador de tecnología llamado MOXIE (Mars Oxygen In situ resource utilization Experiment) volará a bordo del rover Mars 2020 de la agencia, que se lanzará el próximo verano y aterrizará en el Planeta Rojo en febrero de 2021. MOXIE dividirá el dióxido de carbono atmosférico electroquímicamente, y la NASA quiere ver si el método podría ampliarse para ayudar a apoyar a la gente en el Planeta Rojo.

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