naukowcy odkryli nowy sposób, w jaki przyszli badacze Marsa mogliby potencjalnie wytworzyć własny tlen.

Mars znajduje się daleko od Ziemi, więc możliwość stworzenia oddychającego powietrza na miejscu zaoszczędzi pieniądze i wysiłek związany z transportem tlenu z naszej planety.

zespół badawczy odkrył tę nową reakcję generującą tlen badając komety. Większość z tych małych lodowych światów pochodzi z odległego obszaru układu słonecznego znanego jako obłok Oorta, daleko poza orbitą Neptuna. Jeśli Orbita komety zbliży ją do słońca, ciepło zaczyna wypychać lód kometarny w Przestrzeń Kosmiczną. Ta reakcja wytwarza długie ogony, które mogą rozciągać się na tysiące mil.

Related: 7 Biggest Mysteries of Mars

zespół naukowców z California Institute of Technology (Caltech) w Pasadenie znalazł nowy sposób na wyjaśnienie, w jaki komety wytwarzają tlen molekularny, dwa atomy tlenu, które łączą się, tworząc oddychające powietrze.

jedną z już znanych metod jest energia kinetyczna. Kometa sublimacyjna to ruchliwe środowisko, w którym wiatr słoneczny (stały strumień cząstek emanujących ze słońca) może z dużą prędkością wypchnąć pływające cząsteczki wody na powierzchnię komety. Jeśli na powierzchni znajdują się związki zawierające tlen, cząsteczki wody mogą oderwać atomy tlenu i wytworzyć tlen cząsteczkowy.

tlen cząsteczkowy może być również wytwarzany w reakcjach dwutlenku węgla-stwierdził zespół. (Dwutlenek węgla zawiera jeden atom węgla i dwa atomy tlenu.) Były doktorant Caltech Yunxi Yao i obecny profesor inżynierii chemicznej Caltech Konstantinos Giapis symulowali tę reakcję przez rozbicie dwutlenku węgla na złotą folię. Ponieważ złota folia nie może być utleniona, sama w sobie nie powinna wytwarzać tlenu cząsteczkowego. Ale kiedy dwutlenek węgla przedostaje się do folii z dużą prędkością, złota powierzchnia emituje tlen molekularny.

„oznaczało to, że oba atomy tlenu pochodzą z tej samej cząsteczki CO2, skutecznie dzieląc ją w niezwykły sposób”, powiedzieli przedstawiciele Caltech w oświadczeniu.

aby lepiej zrozumieć, jak dwutlenek węgla może rozkładać się na tlen molekularny, profesor chemii Caltech Tom Miller i doktor habilitowany Philip Shushkov stworzyli symulację komputerową.

jednym z wyzwań w modelowaniu reakcji jest to, że reagujące cząsteczki są bardzo „podekscytowane”, co oznacza, że wibrują i obracają się w złożony sposób, powiedzieli naukowcy.

„ogólnie rzecz biorąc, wzbudzone cząsteczki mogą prowadzić do niezwykłej chemii, więc zaczęliśmy od tego” – powiedział Miller w oświadczeniu. „Ale, ku naszemu zdziwieniu, stan wzbudzony nie wytworzył molekularnego tlenu. Zamiast tego cząsteczka rozkłada się na inne produkty.”

naukowcy odkryli raczej, że niezwykle” wygięte ” cząsteczki dwutlenku węgla — te o niezwykłej geometrii — mogą być tworzone bez wzbudzania dwutlenku węgla. To z kolei wytworzyłoby tlen.

Kiedy Yao i Giapis rozbiły cząsteczki dwutlenku węgla na złotą folię, naładowały elektrycznie poszczególne cząsteczki dwutlenku węgla, a następnie przyspieszyły je za pomocą pola elektrycznego. Jednak Giapis powiedział, że reakcja może odbywać się również z wolniejszą prędkością, co może tłumaczyć, dlaczego w marsjańskiej atmosferze unosi się trochę tlenu.

„można rzucić kamieniem z wystarczającą prędkością w jakiś CO2 i osiągnąć to samo”, powiedział w oświadczeniu. „Musiałby podróżować tak szybko, jak kometa lub asteroida podróżuje w przestrzeni.”

podobne: Jak życie na Marsie może rzucić wyzwanie kolonistom

wcześniej naukowcy sądzili, że niewielkie stężenie tlenu atmosferycznego na Marsie powstaje prawdopodobnie po tym, jak światło ultrafioletowe słońca uderza w cząsteczki dwutlenku węgla w powietrzu Czerwonej Planety. Giapis teoretyzuje jednak, że marsjański tlen może być również wytwarzany, gdy cząstki pyłu, przyspieszone do dużej prędkości w atmosferze, zderzają się z cząsteczkami dwutlenku węgla.

zastosowany Giapis reaktora jest bardzo mało wydajny, generuje tylko jedną lub dwie cząsteczki tlenu na każde 100 cząsteczek dwutlenku węgla. Giapis powiedział jednak, że być może jego reaktor może zostać zmodyfikowany pewnego dnia, aby stworzyć oddychające powietrze dla astronautów na Marsie. A na Ziemi reaktor może być przydatny do wyciągania dwutlenku węgla (który jest również silnym gazem cieplarnianym i głównym czynnikiem powodującym globalne ocieplenie) z atmosfery i przekształcania go w tlen.

” czy to urządzenie końcowe? Nie. Czy jest to urządzenie, które może rozwiązać problem z Marsem? – Nie-powiedział. „Ale jest to urządzenie, które może zrobić coś, co jest bardzo trudne. Robimy szalone rzeczy z tym reaktorem.”

artykuł oparty na badaniach, prowadzony przez Yao, został opublikowany w zeszłym tygodniu w czasopiśmie Nature Communications.

przy okazji, NASA ma zamiar dać technice wytwarzającej tlen test na Marsie. Demonstrator technologii o nazwie MOXIE (Mars Oxygen in situ resource utilization Experiment) poleci na pokładzie łazika marsjańskiego 2020 agencji, który ma wystartować latem przyszłego roku i wylądować na Czerwonej Planecie w lutym 2021 roku. MOXIE podzieli atmosferyczny dwutlenek węgla elektrochemicznie, a NASA chce sprawdzić, czy metoda może być skalowana, aby pomóc wspierać ludzi na Czerwonej Planecie.

• mity Marsa& nieporozumienia: Quiz
• załogowa misja Marsa: jak NASA może to zrobić
• misja Mars Rover 2020 NASA na zdjęciach (Galeria)

śledź Elizabeth Howell na Twitterze @howellspace. Śledź nas na Twitterze @Spacedotcom i na Facebooku.