يمكن إنتاج الأكسجين على المريخ ، أي القمر والكواكب الأخرى. كيف؟

كيف سنتنفس على المريخ؟

قد تستغرق مهمة ناسا المستقبلية حوالي خمس سنوات حتى تكتمل. العلماء يخططون

هبوط رواد الفضاء على المريخ في ثلاثينيات القرن الحالي. وهذا يتطلب كمية كافية من الأكسجين والوقود. 

أنشأت المنظمة تجربة Mars Oxygen ISRU (MOXIE). ويتم اختبار النظام على المركبة الجوالة Mars Perseverance، التي تم إطلاقها في يوليو.

يقوم الجهاز بتحويل ثاني أكسيد الكربون الذي يتكون96% من الغلاف الجوي للكوكب الأحمر عبارة عن أكسجين. على المريخ، يشكل الأكسجين 0.13% فقط من الغلاف الجوي، بينما يحتوي الغلاف الجوي للأرض على 21%. في الواقع، يعمل النظام مثل الأشجار، حيث يسحب هواء المريخ بمضخة، ثم يفصل ذرتي أكسجين عن كل جزيء ثاني أكسيد الكربون (CO2).

اقترح خبراء من جامعة واشنطن طريقة أخرى مكملة لـ MOXIE. تتيح تقنيتهم ​​إمكانية استخراج الأكسجين من البحيرات المالحة على سطح المريخ.

تم اقتراح التقنية التجريبية من قبل الأستاذفيجاي راماني. أنها تنطوي على استخدام مورد مختلف تماما. نحن نتحدث عن المياه المالحة من البحيرات الموجودة تحت سطح المريخ. معظم الماء الموجود على المريخ عبارة عن جليد، سواء في القطبين أو في خطوط العرض الوسطى للكوكب.

وفقًا لتقنية راماني ، سيأخذ الجهاز الماء ويقسمه إلى هيدروجين وأكسجين. ونشرت دراسة ذات صلة أجراها الأستاذ وزملاؤه في مجلة PNAS.

يقوم فريق التطوير حاليًا باختبار ملفنسخة من MOXIE. سيساعد ذلك الباحثين على معرفة كيف يمكن لعدد من العوامل البيئية ، بما في ذلك العواصف الترابية والرياح والرمال ودرجة حرارة ثاني أكسيد الكربون ، أن تؤثر على المركبة. سيكون النظام الكامل أكبر قليلاً من طباخ المنزل. سيكون وزنه حوالي 1000 كجم.

هل من الممكن أيضا على القمر؟

من المفترض أن نعم، لأنه، كما اتضح فيما بعد، تحتوي التربة القمرية على كمية هائلة من الأكسجين. تظهر الأبحاث أن حوالي 45% من وزن الغبار والحجارة عبارة عن أكسجين نقي.

فريق من العلماء من جامعة ميتالسيس وجامعة جلاسكويقترح إعادة تدوير التربة القمرية ، والتي سيكون أثرها الجانبي هو الحديد ومساحيق المعادن الأخرى. يُذكر أن إنتاج الأكسجين الخاص بهم سيسرع من إنشاء مستعمرة على سطح القمر ، كما سيبسط بشكل كبير تسليم الحمولات للمستعمرين.

ويلاحظ أن مادة سطح القمرما يقرب من نصفها يتكون من الأكسجين. كان الباحثون أول من أظهر طريقة مناسبة لعزله: فقد تمكنوا من تحقيق عائد يصل إلى 100% تقريبًا من العنصر، وكان المنتج المتبقي عبارة عن سبيكة من المعادن، وهي أيضًا مورد قيم.

يمكن خلط الأكسجين المنتج مع الغازات الأخرى ،لجعلها قابلة للتنفس. يمكن أيضًا استخدام الأكسجين كوقود ، ويمكن استخدام القمر كمنصة انطلاق لاستكشاف الفضاء السحيق. بعد كل شيء ، الحديد الناتج سهل التكيف مع البناء. أثارت هذه العوامل والعديد من العوامل اهتمام خبراء وكالة الفضاء الأوروبية ، وبفضل ذلك سيحصل العلماء على التمويل اللازم للأشهر التسعة المقبلة.

تتيح الطريقة الجديدة الوصول إلى سريعًاوالإنتاج الاقتصادي للأكسجين الضروري للحفاظ على الحياة على القمر. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام المعدن الذي تم الحصول عليه نتيجة للتفاعل في الإنتاج في الموقع.

هل يمكن إنتاج الأكسجين على كواكب أخرى؟

في مقال نشر في Nature Astronomy 12فبراير 2018 Mendillo ، الأستاذ المساعد في علم الفلك Paul Withers و PhD Pavel Dalba يقدمان نظرة على الغلاف المتأين لكوكب خارج المجموعة الشمسية - طبقة علوية رقيقة من الغلاف الجوي مليئة بالجسيمات. ابحث عن أيونات الأكسجين فيه - وتجد الحياة. على الأقل تكون الحياة بالشكل الذي نعرفها به.

طوال تاريخ البشريةالحضارة، لم نصل أبدًا إلى قاع النظر في إمكانية السكن في الكون حتى آخر 15 عامًا، عندما تمكنا من رؤية كواكب تدور حول نجوم أخرى. ونحن الآن في هذه المرحلة من حل المشكلة التي نحتاج فيها إلى التوصل إلى أفكار حول كيفية اكتشاف الحياة خارج الأرض بالضبط. ستكون هذه منافسة فكرية كبيرة. 

جون كلارك، أستاذ علم الفلك بجامعة بوسطن، ومدير مركز فيزياء الفضاء

بدأ عملهم عندما قام منديلو وويترزحصل على منحة من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) لمقارنة جميع الأيونوسفيرات الكوكبية في النظام الشمسي. (وهو موجود في جميع الكواكب باستثناء عطارد، فهو قريب جدًا من الشمس مما يجعل غلافه الجوي غائبًا تمامًا).

وفي الوقت نفسه، عمل الفريق أيضًا مع البعثةتحاول NASA MAVEN فهم كيفية هروب الجزيئات التي تشكل الغلاف الأيوني للمريخ من هذا الكوكب. منذ بداية عصر الفضاء، أدرك العلماء أن الأيونوسفير الكوكبي مختلف تمامًا، وركز فريق من الباحثين اهتمامهم على سبب ذلك، ولماذا كان الغلاف الأيوني للأرض مختلفًا تمامًا عن الآخرين.

بينما تملأ الكواكب الأخرى كوكبهممع وجود جزيئات مشحونة معقدة تنشأ من ثاني أكسيد الكربون أو الهيدروجين، يحافظ الغلاف الأيوني للأرض على تركيبته البسيطة للغاية، حيث يملأ الأكسجين الفضاء في الغالب. وهذا الأكسجين هو نوع خاص من الأكسجين، وهو ذرات مفردة ذات شحنة موجبة.

معظم الكواكب في نظامنا الشمسيبعض الأكسجين في غلافها الجوي ، لكن الأرض بها الكثير منه ، حوالي 21٪. هذا يرجع إلى حقيقة أن العديد من الكائنات الحية منشغلة بتحويل الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر وأكسجين - وهي عملية تسمى التمثيل الضوئي ، وهي تحدث على الأرض منذ 3.8 مليار سنة.

• فينوس

مثل الأرض ، كوكب الزهرة له قلب حديدي كبير وغطاء صخري من السيليكات ، وقشرته ، قياسا على كوكبنا ، بازلتية.

ومع ذلك ، لا يوجد أكسجين على كوكب الزهرة - 96٪يتكون الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون ، ويتساقط حمض الكبريتيك على السطح عدة مرات في اليوم. من غير المحتمل أن كائنًا واحدًا معروفًا للعلم سيعيش في مثل هذه الظروف لأكثر من بضع ثوانٍ ، والتكنولوجيا - أكثر من بضع ساعات.

• كوكب المشتري

أوروبا هو القمر الصناعي السادس لكوكب المشتري وواحدأحد أكبر الأقمار الصناعية في النظام الشمسي. ويثير قمر المشتري اهتمام العلماء لأنه أحد الأجرام السماوية التي يمكن أن توجد عليها الحياة. سطح أوروبا مغطى بطبقة من الجليد يبلغ سمكها عدة كيلومترات، ويوجد تحتها محيط مائي سائل يبلغ عمقه حوالي 160 كيلومترًا. لكي تتطور أشكال الحياة الكبيرة المشابهة لتلك الموجودة على الأرض في المحيط، يجب أن يذوب الأكسجين في الماء. لكن هذا العنصر لا يمكنه اختراق الغطاء الجليدي.

وقد اقترح العلماء آلية تشرح ذلكما مدى إمكانية احتجاز كميات كبيرة من O2 تحت الجليد؟ يتشكل الأكسجين على سطح يوروبا عندما يقصف تيار من الجسيمات عالية الطاقة من الفضاء الجليد، مما يخلق أشكالًا عالية الطاقة من الأكسجين يمكنها التفاعل مع العديد من المواد.

اقترح العلماء أن تحتوي على الأكسجينتدخل المركبات إلى المحيط عندما تتحرك القشرة الجليدية ، وهو ما يحدث بسبب تأثير المد والجزر لكوكب المشتري. شظايا الجليد ، التي يتشكل الأكسجين النشط على سطحها ، تذهب إلى الأعماق.

• زحل

ديون هو رابع قمر صناعي لعملاق الغاززحل وجسم سماوي آخر يحتمل أن يحتوي على الأكسجين. اكتشف مسبار كاسيني الفضائي آثارًا لهذا الغاز في الغلاف الجوي للكائن. صحيح أن وجود الأكسجين في هذه الحالة لا يرتبط على الإطلاق بوجود كائنات حية على ديون.

بالفعل في القرن الماضي كان من الممكن إثبات ذلكويتكون ديوني، الذي يبلغ قطره 1123.4 كيلومترًا (أي أنه أصغر من قمرنا)، من جليد مائي مع خليط كبير من الصخور في الطبقات الداخلية.

ومع ذلك ، كان العلماء لفترة طويلةإنهم مقتنعون بأن هذا القمر الصناعي لا يمكن أن يكون له أي غلاف جوي - فهو أصغر من أن يحافظ على غلاف الغاز حوله عن طريق الجاذبية. ومع ذلك ، منذ وقت ليس ببعيد ، تم دحض هذه الفكرة عن طبيعة ديون ، كما تم توفير البيانات الخاصة بمثل هذا التفنيد من قبل "كاسيني" - ولكن لم يعد عالم فلك ، بل مسبار آلي.

هل يمكن إنتاج الأكسجين في الفضاء؟

يتم تجديد إمدادات الأكسجين في محطة الفضاء الدوليةالتحليل الكهربائي للماء (التحلل إلى الهيدروجين والأكسجين). ويتم ذلك في محطة الفضاء الدولية عن طريق نظام الإلكترون، الذي يستهلك 1 كجم من الماء للشخص الواحد يوميًا. يتم أيضًا تجديد إمدادات الأكسجين من وقت لآخر أثناء مهام الشحن إلى المحطة المدارية.

قرر العلماء من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أن يجدوا داخلهمابحث عن طريقة مختلفة لإنتاج الأكسجين. في النهاية ، توصلوا إلى مفاعل يزيل "C" (الكربون) من صيغة "CO2" (ثاني أكسيد الكربون) ، تاركًا الأكسجين فقط. وجد الباحثون أنه إذا تم تسريع جزيئات ثاني أكسيد الكربون وضربها بالأسطح الخاملة مثل رقائق الذهب ، فيمكن تقسيمها إلى جزيئات الأكسجين والكربون الذري.

يقول العلماء أن مفاعلهم يعمل وفقًا لذلكمبدأ تسريع الجسيمات. أولاً، تتأين جزيئات ثاني أكسيد الكربون الموجودة فيه ثم يتم تسريعها بواسطة مجال كهرومغناطيسي، وبعد ذلك تصطدم بسطح الذهب. وفي شكله الحالي، يتمتع المصنع بكفاءة منخفضة للغاية: فكل 100 جزيء من ثاني أكسيد الكربون قادر على إنتاج حوالي جزيء أو جزيئين من الأكسجين الجزيئي.

ومع ذلك ، يشير الباحثون إلى أن مفاعلهم قد أثبت أن مفهوم إنتاج الأكسجين هذا ممكن بالفعل وقد يصبح قابلاً للتطوير في المستقبل.

في المستقبل ، يمكن استخدام المفاعلإنتاج الأكسجين لرواد الفضاء الذين سيطيرون إلى القمر والمريخ وما وراءهما. على الأرض ، يمكن أن يكون مثل هذا التثبيت على نطاق واسع مفيدًا جدًا أيضًا ، لأنه يمكن أن يقلل من تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتحويله إلى أكسجين ، وبالتالي المساعدة في مكافحة تغير المناخ العالمي. ومع ذلك ، لاحظ العلماء أن تركيبهم ليس جاهزًا بعد للمرحلة العملية.

وبناء على ذلك فالجواب على هذا السؤال هو نعم، ولكن البحث الفني في هذا الشأن لم يكتمل بعد. 

اقرأ أيضًا:

ستسمح لك أكبر عاصفة مغناطيسية برؤية الأضواء الشمالية من موسكو

تبين أن نهر Doomsday الجليدي أكثر خطورة مما اعتقد العلماء. نقول الشيء الرئيسي

تحقق من أكثر كتالوج شامل لمليارات النجوم في مجرة ​​درب التبانة