Wie werden wir auf dem Mars atmen?
Die zukünftige Mission der NASA könnte etwa fünf Jahre dauern. Wissenschaftler planen
Die Organisation hat das Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) ins Leben gerufen. Das System wird auf dem Mars-Rover Perseverance getestet, der im Juli gestartet ist.
Das Gerät wandelt Kohlendioxid um, das entsteht96 % der Atmosphäre des Roten Planeten besteht aus Sauerstoff. Auf dem Mars macht Sauerstoff nur 0,13 % der Atmosphäre aus, während die Erdatmosphäre 21 % enthält. Tatsächlich funktioniert das System wie Bäume – es saugt mit einer Pumpe Marsluft an und trennt dann zwei Sauerstoffatome von jedem Kohlendioxid (CO2)-Molekül.
Experten der University of Washington haben eine weitere Methode vorgeschlagen, die MOXIE ergänzt. Ihre Technologie ermöglicht es, Sauerstoff aus Salzseen auf dem Mars zu gewinnen.
Die experimentelle Technik wurde vom Professor vorgeschlagenVijay Ramani. Dabei wird eine völlig andere Ressource genutzt. Die Rede ist von salzigem Wasser aus Seen, die sich unter der Marsoberfläche befinden. Das meiste Wasser auf dem Mars besteht aus Eis, sowohl an den Polen als auch in den mittleren Breiten des Planeten.
Laut Ramanis Technologie nimmt das Gerät Wasser auf und spaltet es in Wasserstoff und Sauerstoff auf. Eine verwandte Studie des Professors und seiner Kollegen wurde in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht.
Das Entwicklungsteam testet derzeit einen kleinenVersion von MOXIE. Auf diese Weise können Forscher herausfinden, wie sich eine Reihe von Umweltfaktoren wie Staubstürme, Winde und Sand sowie die Temperatur von Kohlendioxid auf das Fahrzeug auswirken können. Ein Vollsystem ist etwas größer als ein Haushaltskocher. Sein Gewicht beträgt ca. 1000 kg.
Ist es auch auf dem Mond möglich?
Vermutlich ja, denn wie sich herausstellte, enthält der Mondboden eine große Menge Sauerstoff. Untersuchungen zeigen, dass etwa 45 % des Gewichts von Staub und Steinen aus reinem Sauerstoff bestehen.
Ein Team von Wissenschaftlern der Metalysis und der University of Glasgowschlägt vor, Mondboden zu recyceln, dessen Nebenwirkung Eisen und andere Metallpulver sein werden. Es wird berichtet, dass die Extraktion ihres eigenen Sauerstoffs die Bildung einer Kolonie auf dem Mond beschleunigen und auch die Lieferung von Nutzlasten an die Kolonisten erheblich vereinfachen wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Material der Mondoberflächefast die Hälfte besteht aus Sauerstoff. Den Forschern gelang es erstmals, eine geeignete Methode zur Isolierung zu finden: Es gelang ihnen, eine Ausbeute von nahezu 100 % des Elements zu erreichen, und das verbleibende Produkt war eine Legierung aus Metallen, also ebenfalls ein wertvoller Rohstoff.
Produzierter Sauerstoff kann mit anderen Gasen gemischt werden.um es atmungsaktiv zu machen. Sauerstoff kann auch als Treibstoff verwendet werden, und der Mond kann als Stützpunkt für die Erforschung des Weltraums verwendet werden. Schließlich lässt sich das resultierende Eisen leicht für die Konstruktion anpassen. Diese und viele Faktoren haben ESA-Experten interessiert, dank derer Wissenschaftler die notwendigen Mittel für die nächsten 9 Monate erhalten.
Die neue Methode ermöglicht einen schnellen Zugriffund wirtschaftliche Produktion von Sauerstoff, der notwendig ist, um das Leben auf dem Mond aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus kann das bei der Reaktion gewonnene Metall für die Produktion vor Ort genutzt werden.
Kannst du Sauerstoff auf anderen Planeten bekommen?
In einem Artikel in Nature Astronomy 12 veröffentlichtFebruar 2018 Mendillo, außerordentlicher Professor für Astronomie Paul Withers und PhD Pavel Dalba bieten einen Blick auf die Ionosphäre des Exoplaneten - eine dünne obere Schicht der Atmosphäre, die von Partikeln durchsetzt ist. Finden Sie Sauerstoffionen darin - und Sie finden Leben. Zumindest ist das Leben in der Form, in der wir es kennen.
Im Laufe der MenschheitsgeschichteIn unserer Zivilisation kamen wir erst in den letzten 15 Jahren auf den Grund, über die Bewohnbarkeit des Universums nachzudenken, als wir Planeten um andere Sterne sehen konnten. Und jetzt sind wir bei der Lösung des Problems so weit, dass wir Ideen entwickeln müssen, wie wir Leben außerhalb der Erde genau erkennen können. Dies wird ein großartiger intellektueller Wettbewerb sein.
John Clark, Professor für Astronomie an der Boston University, Direktor des Center for Space Physics
Ihre Arbeit begann bei Mendillo und Wieterserhielt ein Stipendium der National Science Foundation (NSF), um alle planetaren Ionosphären im Sonnensystem zu vergleichen. (Es kommt auf allen Planeten vor, außer auf Merkur, der der Sonne so nahe ist, dass seine Atmosphäre völlig fehlt.)
Gleichzeitig arbeitete das Team auch an der MissionNASA MAVEN versucht zu verstehen, wie die Moleküle, aus denen die Ionosphäre des Mars bestand, von diesem Planeten entkamen. Seit Beginn des Weltraumzeitalters haben Wissenschaftler verstanden, dass die Ionosphären der Planeten sehr unterschiedlich sind, und ein Forscherteam konzentrierte ihre Aufmerksamkeit darauf, warum das so ist und warum sich die Ionosphäre der Erde so sehr von anderen unterscheidet.
Während andere Planeten ihre füllenObwohl die Ionosphäre der Erde eine Ionosphäre mit komplexen geladenen Molekülen ist, die aus Kohlendioxid oder Wasserstoff entstehen, ist ihre Zusammensetzung recht einfach, hauptsächlich mit Sauerstoff, der den Raum füllt. Und dieser Sauerstoff ist eine besondere Art von Sauerstoff – einzelne Atome mit einer positiven Ladung.
Die meisten Planeten in unserem Sonnensystemhaben ein wenig Sauerstoff in ihrer Atmosphäre, aber die Erde hat viel davon, ungefähr 21%. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass so viele Organismen damit beschäftigt sind, Licht, Wasser und Kohlendioxid in Zucker und Sauerstoff umzuwandeln - ein Prozess, der als Photosynthese bezeichnet wird und seit 3,8 Milliarden Jahren auf der Erde stattfindet.
- Venus
Wie die Erde hat die Venus einen großen Eisenkern und einen felsigen Silikatmantel, und ihre Kruste ist analog zu unserem Planeten basaltisch.
Es gibt jedoch keinen Sauerstoff auf der Venus - 96%Die Atmosphäre besteht aus Kohlendioxid, und mehrmals täglich regnet Schwefelsäure an der Oberfläche. Es ist unwahrscheinlich, dass mindestens ein der Wissenschaft bekannter Organismus länger als ein paar Sekunden und solche Technologien länger als ein paar Stunden unter solchen Bedingungen leben.
- Jupiter
Europa ist der sechste Satellit des Jupiter und einereiner der größten Satelliten im Sonnensystem. Der Jupitermond ist für Wissenschaftler von Interesse, weil er einer der Himmelskörper ist, auf denen möglicherweise Leben existieren könnte. Die Oberfläche Europas ist mit einer mehrere Kilometer dicken Eisschicht bedeckt, unter der sich ein etwa 160 Kilometer tiefer Ozean mit flüssigem Wasser befindet. Damit sich im Ozean große, erdähnliche Lebensformen entwickeln können, muss Sauerstoff im Wasser gelöst werden. Doch dieses Element kann die Eisdecke nicht durchdringen.
Wissenschaftler haben einen Mechanismus vorgeschlagen, der dies erklärtwie viel O2 unter dem Eis eingeschlossen werden kann. Auf der Oberfläche Europas entsteht Sauerstoff, wenn ein Strom hochenergetischer Teilchen aus dem Weltraum auf das Eis trifft und dabei hochenergetische Formen von Sauerstoff entstehen, die mit vielen Substanzen reagieren können.
Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Sauerstoff enthaltenVerbindungen gelangen in den Ozean, wenn sich die Eiskruste bewegt, was auf die Gezeitenwirkung von Jupiter zurückzuführen ist. Eisfragmente, auf deren Oberfläche sich aktiver Sauerstoff bildet, gehen in die Tiefe.
- Saturn
Dione ist der vierte Satellit des GasriesenSaturn und ein anderer Himmelskörper, der möglicherweise Sauerstoff enthält. Die Cassini-Raumsonde hat Spuren dieses Gases in der Lufthülle des Objekts entdeckt. Das Vorhandensein von Sauerstoff ist in diesem Fall überhaupt nicht mit dem Vorhandensein lebender Organismen auf Dione verbunden.
Das konnte bereits im letzten Jahrhundert festgestellt werdenDione, der einen Durchmesser von 1.123,4 Kilometern hat (und damit kleiner als unser Mond ist), besteht aus Wassereis mit einer erheblichen Beimischung von Gesteinen in den inneren Schichten.
Wissenschaftler sind es jedoch schon langeSie sind überzeugt, dass dieser Satellit keine Atmosphäre haben kann - er ist zu klein, um die Gashülle durch die Schwerkraft um ihn herum zu halten. Dennoch wurde diese Vorstellung von der Natur von Dione vor nicht allzu langer Zeit widerlegt, und die Daten für eine solche Widerlegung wurden auch von "Cassini" geliefert - aber nicht von einem Astronomen, sondern von einer automatischen Sonde.
Kann Sauerstoff im Weltraum produziert werden?
Auf der ISS werden die Sauerstoffvorräte durch aufgefülltElektrolyse von Wasser (Zersetzung in Wasserstoff und Sauerstoff). Dies geschieht auf der ISS durch das Electron-System, das pro Person und Tag 1 kg Wasser verbraucht. Auch während Frachtmissionen zur Orbitalstation werden die Sauerstoffvorräte von Zeit zu Zeit aufgefüllt.
Wissenschaftler vom Caltech beschlossen, im Rahmen ihrer frameworkeine andere Methode der Sauerstoffproduktion erforschen. Am Ende haben sie einen Reaktor entwickelt, der das "C" (Kohlenstoff) aus der "CO2" (Kohlendioxid)-Formel entfernt und nur Sauerstoff übrig lässt. Die Forscher fanden heraus, dass Kohlendioxidmoleküle, wenn sie beschleunigt und gegen inerte Oberflächen wie Goldfolien prallen, in molekularen Sauerstoff und atomaren Kohlenstoff aufgespalten werden können.
Wissenschaftler sagen, dass ihr Reaktor entsprechend funktioniertTeilchenbeschleunigerprinzip. Zunächst werden die darin enthaltenen CO2-Moleküle ionisiert und dann durch ein elektromagnetisches Feld beschleunigt, woraufhin sie mit der Goldoberfläche kollidieren. In ihrer jetzigen Form weist die Pflanze eine sehr geringe Effizienz auf: Pro 100 Moleküle CO2 ist sie in der Lage, etwa ein bis zwei Moleküle molekularen Sauerstoff zu produzieren.
Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass ihr Reaktor bewiesen hat, dass dieses Konzept der Sauerstofferzeugung tatsächlich möglich ist und in Zukunft skalierbar werden könnte.
Zukünftig kann der Reaktor fürSauerstoffproduktion für Astronauten, die zum Mond, zum Mars und darüber hinaus fliegen. Auch auf der Erde könnte eine solche maßstabsgetreue Installation sehr nützlich sein, da sie die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre reduzieren und in Sauerstoff umwandeln kann und so zur Bekämpfung des globalen Klimawandels beiträgt. Wissenschaftler stellen jedoch fest, dass ihre Installation noch nicht praxisreif ist.
Dementsprechend lautet die Antwort auf diese Frage ja, die technische Forschung zu diesem Thema ist jedoch noch nicht abgeschlossen.
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