forskare har hittat ett nytt sätt att framtida mars-upptäcktsresande potentiellt kan generera sitt eget syre.

Mars är långt ifrån jorden, så att kunna skapa andningsbar luft på plats skulle spara pengar och ansträngning för att behöva dra syre hela vägen från vår egen planet.

ett forskargrupp upptäckte denna nya syregenererande reaktion genom att studera kometer. De flesta av dessa små isiga världar har sitt ursprung i ett avlägset område av solsystemet som kallas Oort Cloud, långt bortom Neptuns bana. Om en komets omlopp tar den nära solen, börjar värmen skjuta kometisk Is ut i rymden. Denna reaktion ger långa svansar som kan sträcka sig i tusentals mil.

relaterad: 7 största mysterier i Mars

ett team av forskare från California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena hittade ett nytt sätt att förklara hur kometer genererar molekylärt syre, de två syreatomerna som samlas för att bilda andningsbar luft.

en redan känd metod är genom kinetisk energi. En sublimerande komet är en upptagen miljö där solvinden (den konstanta strömmen av partiklar som härrör från solen) kan trycka flytande vattenmolekyler in i kometens yta med hög hastighet. Om det finns syreinnehållande föreningar på ytan kan skötande vattenmolekyler riva av syreatomer och producera molekylärt syre.

molekylärt syre kan också produceras genom koldioxidreaktioner, fann laget. (Koldioxid innehåller en enda kolatom och två syreatomer.) Tidigare Caltech postdoktor Yunxi Yao och nuvarande Caltech kemiteknik professor Konstantinos Giapis simulerade denna reaktion genom att krascha koldioxid i guldfolie. Eftersom guldfolie inte kan oxideras, bör den i sig inte producera något molekylärt syre. Men när koldioxid går in i folien med hög hastighet avger guldytan molekylärt syre.

”detta innebar att båda syreatomerna kommer från samma CO2-molekyl, vilket effektivt delar upp det på ett extraordinärt sätt, säger Caltech-representanter i ett uttalande.

För att bättre förstå hur koldioxid kan bryta ner i molekylärt syre skapade Caltech kemiprofessor Tom Miller och postdoktor Philip Shushkov en datorsimulering.

en utmaning i att modellera reaktionen är att de reagerande molekylerna är mycket ”upphetsade”, vilket betyder att de vibrerar och roterar på ett komplext sätt, sa forskarna.

” i allmänhet kan upphetsade molekyler leda till ovanlig kemi, så vi började med det,” sade Miller i uttalandet. ”Men till vår förvåning skapade det upphetsade tillståndet inte molekylärt syre. Istället sönderdelades molekylen i andra produkter.”

snarare upptäckte forskarna att extremt” böjda ” koldioxidmolekyler — de med en ovanlig geometri — kan skapas utan att spänna koldioxiden. Detta skulle i sin tur ge syre.när Yao och Giapis krossade koldioxidmolekylerna i guldfolie laddade de elektriskt de enskilda koldioxidmolekylerna och accelererade dem sedan med ett elektriskt fält. Giapis sa dock att reaktionen också kunde ske med en lägre hastighet, vilket kan redogöra för varför det finns lite syre som flyter högt i Mars-atmosfären.

” Du kan kasta en sten med tillräcklig hastighet vid någon CO2 och uppnå samma sak”, sa han i uttalandet. ”Det skulle behöva resa ungefär lika snabbt som en komet eller asteroid reser genom rymden.”

relaterat: Hur levande på Mars kunde utmana kolonister

tidigare trodde forskare att Mars lilla koncentration av atmosfäriskt syre troligen genereras efter ultraviolett ljus från solen träffar koldioxidmolekyler i den röda planetens luft. Giapis teoretiserar emellertid att Marsian syre också kan genereras när dammpartiklar, accelererade till hög hastighet i atmosfären, kraschar in i molekyler av koldioxid.

reaktorn Giapis som används är mycket lågavkastning och genererar endast en eller två syremolekyler för varje 100 koldioxidmolekyler som bryr sig genom gaspedalen. Giapis sa dock att kanske hans reaktor kunde modifieras en dag för att skapa andningsluft för astronauter på Mars. Och på jorden kan reaktorn vara användbar för att dra koldioxid (som också är en potent växthusgas och den främsta drivkraften för global uppvärmning) ut ur atmosfären och omvandla den till syre.

” är det en slutlig enhet? Nej. Är det en enhet som kan lösa problemet med Mars? Nej, ” sa han. ”Men det är en enhet som kan göra något som är mycket svårt. Vi gör några galna saker med denna reaktor.”

ett papper baserat på forskningen, ledd av Yao, publicerades förra veckan i tidskriften Nature Communications.förresten, NASA är på väg att ge syregenererande teknik en testkörning på Mars. En teknikdemonstrator som heter MOXIE (Mars Oxygen in situ resource utilization Experiment) kommer att flyga ombord på byråns Mars-rover 2020, som är planerad att starta nästa sommar och landa på den röda planeten i februari 2021. MOXIE kommer att dela upp atmosfärisk koldioxid elektrokemiskt, och NASA vill se om metoden kan skalas upp för att hjälpa till att stödja människor på den röda planeten.

• Mars myter& missuppfattningar: frågesport
• ett bemannat Mars-uppdrag: hur NASA kunde göra det
• NASAs Mars Rover 2020-uppdrag i bilder (galleri)

följ Elizabeth Howell på Twitter @howellspace. Följ oss på Twitter @ Spacedotcom och på Facebook.