Jak będziemy oddychać na Marsie?
Ukończenie przyszłej misji NASA może zająć około pięciu lat. Naukowcy planują
Organizacja stworzyła eksperyment Mars Oxygen ISRU (MOXIE). System jest testowany na łaziku Mars Perseverance, który wystartował w lipcu.
Urządzenie przetwarza dwutlenek węgla, który się składa96% atmosfery Czerwonej Planety to tlen. Na Marsie tlen stanowi zaledwie 0,13% atmosfery, podczas gdy atmosfera ziemska zawiera 21%. W rzeczywistości system działa jak drzewa — zasysa marsjańskie powietrze za pomocą pompy, a następnie oddziela dwa atomy tlenu od każdej cząsteczki dwutlenku węgla (CO2).
Eksperci z Uniwersytetu Waszyngtońskiego zaproponowali kolejną metodę, która stanowi uzupełnienie MOXIE. Ich technologia umożliwia wydobywanie tlenu ze słonych jezior na Marsie.
Technikę eksperymentalną zaproponował profesorVijay Ramani. Wiąże się to z wykorzystaniem zupełnie innego zasobu. Mówimy o słonej wodzie z jezior znajdujących się pod powierzchnią Marsa. Większość wody występującej na Marsie to lód, zarówno na biegunach, jak i na średnich szerokościach geograficznych planety.
Zgodnie z technologią Ramaniego urządzenie pobierze wodę i rozdzieli ją na wodór i tlen. Powiązane badanie profesora i jego współpracowników zostało opublikowane w czasopiśmie PNAS.
Zespół programistów obecnie testuje mały plikwersja MOXIE. Pomoże to naukowcom dowiedzieć się, jak wiele czynników środowiskowych, w tym burze piaskowe, wiatry i piasek oraz temperatura dwutlenku węgla, mogą wpływać na statek. Pełnowymiarowy system będzie nieco większy niż kuchenka domowa. Jego waga wyniesie około 1000 kg.
Czy to możliwe również na Księżycu?
Prawdopodobnie tak, ponieważ, jak się okazało, gleba księżycowa zawiera ogromną ilość tlenu. Badania pokazują, że około 45% masy pyłów i kamieni stanowi czysty tlen.
Zespół naukowców z Metalysis i University of Glasgowproponuje recykling księżycowej gleby, której efektem ubocznym będzie żelazo i inne proszki metali. Poinformowano, że wydobycie ich własnego tlenu przyspieszy tworzenie kolonii na Księżycu, a także znacznie uprości dostarczanie ładunków kolonistom.
Należy zauważyć, że materiał powierzchni Księżycaprawie połowa składa się z tlenu. Badacze jako pierwsi zademonstrowali odpowiednią metodę jego izolowania: udało im się uzyskać niemal 100% uzysku pierwiastka, a pozostałym produktem był stop metali, czyli także cenny surowiec.
Wytworzony tlen można mieszać z innymi gazami,aby był oddychający. Tlen może być również używany jako paliwo, a Księżyc jako trampolina do eksploracji kosmosu. W końcu powstałe żelazo można łatwo dostosować do budowy. Te i wiele czynników zainteresowało ekspertów ESA, dzięki którym naukowcy otrzymają niezbędne fundusze na kolejne 9 miesięcy.
Nowa metoda daje dostęp do fastoraz ekonomiczna produkcja tlenu niezbędnego do podtrzymania życia na Księżycu. Dodatkowo metal uzyskany w wyniku reakcji można wykorzystać do produkcji na miejscu.
Czy tlen można produkować na innych planetach?
W artykule opublikowanym w Nature Astronomy 12Luty 2018 Mendillo, profesor nadzwyczajny astronomii Paul Withers i dr Pavel Dalba przedstawiają wgląd w jonosferę egzoplanety - cienką górną warstwę atmosfery usianą cząstkami. Znajdź w nim jony tlenu - a znajdziesz życie. Przynajmniej życie, jakie znamy.
W całej historii ludzkościcywilizacji, nigdy nie dotarliśmy do sedna rozważań nad możliwością zamieszkania we wszechświecie aż do ostatnich 15 lat, kiedy mogliśmy zobaczyć planety krążące wokół innych gwiazd. A teraz jesteśmy na takim etapie rozwiązania problemu, że musimy wymyślić pomysły, jak dokładnie wykryć życie poza Ziemią. To będzie wielka rywalizacja intelektualna.
John Clark, profesor astronomii na Uniwersytecie Bostońskim, dyrektor Centrum Fizyki Kosmicznej
Ich praca rozpoczęła się, gdy Mendillo i Wietersotrzymał grant od National Science Foundation (NSF) na porównanie wszystkich jonosfer planetarnych w Układzie Słonecznym. (Występuje na wszystkich planetach z wyjątkiem Merkurego, który znajduje się tak blisko Słońca, że jego atmosfera jest całkowicie nieobecna.)
W tym samym czasie zespół pracował także nad misjąNASA MAVEN próbuje zrozumieć, w jaki sposób cząsteczki tworzące jonosferę Marsa uciekły z tej planety. Od początku ery kosmicznej naukowcy zrozumieli, że jonosfery planet bardzo się od siebie różnią, dlatego zespół badaczy skupił swoją uwagę na tym, dlaczego tak się dzieje i dlaczego ziemska jonosfera tak bardzo różni się od pozostałych.
Podczas gdy inne planety wypełniają swojejonosfera ze złożonymi naładowanymi cząsteczkami powstającymi z dwutlenku węgla lub wodoru, jonosfera ziemska utrzymuje swój skład dość prosty, głównie z tlenem wypełniającym przestrzeń. A ten tlen jest szczególnym rodzajem tlenu – pojedynczymi atomami o ładunku dodatnim.
Większość planet w naszym Układzie Słonecznymmają trochę tlenu w swojej atmosferze, ale Ziemia ma go dużo, około 21%. Wynika to z faktu, że tak wiele organizmów zajmuje się przetwarzaniem światła, wody i dwutlenku węgla w cukier i tlen - proces zwany fotosyntezą, który zachodzi na Ziemi od 3,8 miliarda lat.
- Wenus
Podobnie jak Ziemia, Wenus ma duże żelazne jądro i kamienny płaszcz krzemianowy, a jej skorupa, analogicznie do naszej planety, jest bazaltowa.
Jednak na Wenus nie ma tlenu - 96%atmosfera składa się z dwutlenku węgla i kilka razy dziennie na powierzchni pada od kwasu siarkowego. Jest mało prawdopodobne, aby przynajmniej jeden znany nauce organizm będzie żył w takich warunkach dłużej niż kilka sekund, a technologia - dłużej niż kilka godzin.
- Jowisz
Europa jest szóstym i pierwszym satelitą Jowiszajeden z największych satelitów Układu Słonecznego. Księżyc Jowisz interesuje naukowców, ponieważ jest jednym z ciał niebieskich, na których potencjalnie może istnieć życie. Powierzchnię Europy pokrywa kilkukilometrowa warstwa lodu, pod którą znajduje się ocean ciekłej wody o głębokości około 160 kilometrów. Aby w oceanie mogły rozwinąć się duże formy życia podobne do ziemskich, tlen musi zostać rozpuszczony w wodzie. Ale ten pierwiastek nie może przeniknąć przez pokrywę lodową.
Naukowcy zaproponowali mechanizm, który to wyjaśniajak duże ilości O2 mogą zostać uwięzione pod lodem. Tlen tworzy się na powierzchni Europy, gdy strumień wysokoenergetycznych cząstek z kosmosu bombarduje lód, tworząc wysokoenergetyczne formy tlenu, które mogą reagować z wieloma substancjami.
Naukowcy zasugerowali, że zawiera tlenzwiązki wchodzą do oceanu, gdy porusza się skorupa lodowa, co jest spowodowane pływowym efektem Jowisza. Fragmenty lodu, na powierzchni których tworzy się aktywny tlen, trafiają w głąb.
- Saturn
Dione to czwarty satelita gazowego gigantaSaturn i inne ciało niebieskie, na którym potencjalnie znajduje się tlen. Sonda kosmiczna Cassini wykryła ślady tego gazu w obwiedni powietrza obiektu. To prawda, że obecność tlenu w tym przypadku wcale nie jest związana z obecnością żywych organizmów na Dione.
Już w ubiegłym stuleciu udało się to ustalićDione, która ma średnicę 1123,4 km (czyli jest mniejsza od naszego Księżyca), składa się z lodu wodnego ze znaczną domieszką skał w wewnętrznych warstwach.
Jednak naukowcy byli od dawnasą przekonani, że ten satelita nie może mieć atmosfery - jest zbyt mały, aby utrzymać wokół siebie powłokę gazową za pomocą grawitacji. Niemniej jednak nie tak dawno temu pogląd na naturę Dione został obalony, a danych do takiego obalenia dostarczył również "Cassini" - ale nie astronom, ale automatyczna sonda.
Czy w kosmosie można produkować tlen?
Na ISS zapasy tlenu są uzupełniane przezelektroliza wody (rozkład na wodór i tlen). Odbywa się to na ISS przez system Electron, który zużywa 1 kg wody na osobę dziennie. Zapasy tlenu uzupełniane są także od czasu do czasu podczas misji cargo na stację orbitalną.
Naukowcy z Caltech postanowili znaleźć w ramach swojegozbadać inną metodę produkcji tlenu. W końcu wymyślili reaktor, który usuwa „C” (węgiel) ze wzoru na „CO2” (dwutlenek węgla), pozostawiając tylko tlen. Naukowcy odkryli, że gdyby cząsteczki dwutlenku węgla zostały przyspieszone i uderzyły w obojętne powierzchnie, takie jak folia złota, mogłyby zostać podzielone na tlen cząsteczkowy i węgiel atomowy.
Naukowcy twierdzą, że ich reaktor działa wgzasada akceleratora cząstek. Najpierw zawarte w nim cząsteczki CO2 ulegają jonizacji, a następnie przyspieszane przez pole elektromagnetyczne, po czym zderzają się z powierzchnią złota. W obecnej postaci roślina ma bardzo niską wydajność: na każde 100 cząsteczek CO2 jest w stanie wyprodukować około jednej lub dwóch cząsteczek tlenu cząsteczkowego.
Jednak naukowcy zwracają uwagę, że ich reaktor udowodnił, że ta koncepcja produkcji tlenu jest rzeczywiście możliwa i może stać się skalowalna w przyszłości.
W przyszłości reaktor może być używany doprodukcja tlenu dla astronautów, którzy będą latać na Księżyc, Marsa i nie tylko. Na Ziemi taka instalacja oparta na skali może być również bardzo przydatna, ponieważ może zmniejszyć stężenie dwutlenku węgla w atmosferze i przekształcić go w tlen, pomagając w ten sposób zwalczać globalne zmiany klimatyczne. Jednak naukowcy zauważają, że ich instalacja nie jest jeszcze gotowa do fazy praktycznej.
W związku z tym odpowiedź na to pytanie brzmi: tak, jednak badania techniczne w tej kwestii nie zostały jeszcze zakończone.
Czytaj także:
Największa burza magnetyczna pozwoli Ci zobaczyć zorzę polarną z Moskwy
Lodowiec Doomsday okazał się bardziej niebezpieczny, niż sądzili naukowcy. Mówimy najważniejsze
Zapoznaj się z najbardziej obszernym katalogiem miliardów gwiazd Drogi Mlecznej