Як ми будемо дихати на Марсі?
Виконання майбутньої місії НАСА може тривати близько п'яти років. Вчені планують
В організації створили експериментальне встановлення Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE). Ця система знаходиться на стадії тестування на марсоході Mars Perseverance, який був запущений у липні.
Апарат перетворює вуглекислий газ, що становить96% атмосфери Червоної планети, кисень. На Марсі кисень становить лише 0,13% атмосфери, тоді як атмосфера Землі містить 21%. Фактично, система працює як дерева - втягує марсіанське повітря насосом, потім відокремлює два атоми кисню від кожної молекули вуглекислого газу (CO2).
Фахівці Вашингтонського університету запропонували ще один спосіб, який доповнює MOXIE. Їхня технологія дозволяє видобувати кисень із солоних озер на Марсі.
Експериментальну методику запропонував професорВіджай Рамані. Вона має на увазі використання зовсім іншого ресурсу. Йдеться про солону воду з озер, що знаходяться під поверхнею Марса. Більшість води, що існує на Марсі, є лідом – як на полюсах, так і в середніх широтах планети.
Згідно технології Рамані, пристрій буде брати воду і розщеплювати її на водень і кисень. Відповідне дослідження професора і його колег було опубліковано в журналі PNAS.
Зараз команда розробників тестує маленькуверсію MOXIE. Це допоможе дослідникам дізнатися, як ряд чинників навколишнього середовища, включаючи пилові бурі, вітри і пісок, а також температуру вуглекислого газу, можуть впливати на апарат. Повномасштабна система за розміром буде трохи більше, ніж домашня плита. Її вага складе близько 1000 кг.
А на Місяці можна також?
Приблизно так, адже, як виявилося, на місячному грунті міститься безліч кисню. Дослідження показують, що близько 45% ваги пилу та каміння – це чистий кисень.
Група вчених з Metalysis і Університету Глазгопропонує переробляти місячний грунт, побічним ефектом чого стане залізо та інші металеві порошки. Повідомляється, що видобуток власного кисню дозволить прискорити створення колонії на Місяці, а також значно спростить доставку корисних вантажів колоністам.
Зазначається, що матеріал місячної поверхнімайже наполовину складається з кисню. Дослідники вперше продемонстрували придатний спосіб його виділення: їм вдалося домогтися виходу майже 100% елемента, а продукт, що залишився, був сплавом металів, тобто також цінним ресурсом.
Добутий кисень можна змішати з іншими газами,щоб зробити його придатним для дихання. Також кисень можна використовувати в якості палива, а Місяць - як плацдарм для освоєння далекого космосу. Зрештою, отримане залізо легко пристосувати для будівництва. Ці та багато чинників зацікавили експертів ESA, завдяки чому вчені отримають необхідне фінансування на найближчі 9 місяців.
Новий метод дає доступ до швидкоїі економічному видобутку кисню, необхідного для підтримки життєдіяльності на Місяці. Крім того, метал, одержуваний в результаті реакції, можна буде використовувати для виробництва на місці.
На інших планетах можна добувати кисень?
У статті, опублікованій в Nature Astronomy 12лютого 2018 року Мендільо, ад'юнкт-професор астрономії Пол Уізерс і доктор філософії Павло Дальба пропонують поглянути на іоносферу екзопланети - тонкий верхній шар атмосфери, який пронизаний частинками. Знайдете в ній іони кисню - і ви знайшли життя. Принаймні життя в тому вигляді, в якому ми її знаємо.
Протягом усієї історії людськоїцивілізації ми ніколи не доходили до суті розгляду питання про проживання Всесвіту — аж до останніх 15 років — коли ми змогли побачити планети навколо інших зірок. А тепер ми знаходимося на такому етапі вирішення проблеми, що потрібно вигадувати ідеї, як саме виявити життя поза Землею. Це буде велике інтелектуальне змагання.
Джон Кларк, професор астрономії університету Бостона, директор Центру космічної фізики
Їхня робота почалася, коли Мендільо та Вітерсотримали грант від Національного наукового фонду (NSF) для порівняння всіх планетних іоносфер у Сонячній системі. (Вона є на всіх планетах, крім Меркурія, який такий близький до Сонця, що його атмосфера повністю відсутня.)
Одночасно команда також працювала з місієюNASA MAVEN, намагаючись зрозуміти, як молекули, які становили іоносферу Марса, втекли з цієї планети. З самого початку космічної ери вчені розуміли, що планетарні іоносфери сильно різняться, і команда дослідників сфокусувала свою увагу на тому, чому це було саме так, і чому іоносфера Землі була настільки відмінною від інших.
Тоді як інші планети наповнюють своїІоносфера складними зарядженими молекулами, що виникають з вуглекислого газу або водню, іоносфера Земля тримає свій склад досить простим, в основному із заповненням простору киснем. І цей кисень - особливий тип кисню - одиночні атоми з позитивним зарядом.
Більшість планет в нашій Сонячній системімають трохи кисню в своїх атмосферах, але у Землі його багато, близько 21%. Це пов'язано з тим, що дуже багато організмів зайняті перетворенням світла, води і вуглекислого газу в цукор і кисень - цей процес називається фотосинтезом, і він відбувається на Землі останні 3,8 мільярда років.
- Венера
Як і Земля, Венера має велике залізне ядро і скелясту силікатну мантію, а її кора, по аналогії з нашою планетою, базальтова.
Однак на Венері відсутній кисень - 96%атмосфери складається з вуглекислого газу, а кілька разів в день на поверхні випадають дощі з сірчаної кислоти. Навряд чи хоча б один відомий науці організм проживе в таких умовах більше декількох секунд, а техніка - більше кількох годин.
- Юпітер
Європа - це шостий супутник Юпітера і одинз найбільших супутників у Сонячній системі. Юпітеріанський місяць цікавить вчених з тієї причини, що він є одним із небесних тіл, на яких потенційно може існувати життя. Поверхня Європи вкрита шаром льоду завтовшки кілька кілометрів, під яким знаходиться рідкий водний океан глибиною близько 160 кілометрів. Для того, щоб в океані могли розвиватися великі форми життя, схожі на земні, у воді повинен бути розчинений кисень. Але цей елемент не може проникнути крізь крижаний покрив.
Вчені запропонували механізм, який пояснює,як під лід може потрапити велика кількість O2. Кисень утворюється на поверхні Європи, коли потік високоенергетичних частинок із космосу бомбардує лід — при цьому утворюються високоенергетичні форми кисню, які здатні вступати в реакцію з багатьма речовинами.
Вчені припустили, що містять кисеньз'єднання потрапляють в океан при переміщеннях кірки льоду, які відбуваються через приливної дії Юпітера. Уламки льоду, на поверхні яких утворюється активний кисень, при цьому йдуть в глибину.
- Сатурн
Діона - четвертий супутник газового гігантаСатурна і ще одне небесне тіло, на якому потенційно є кисень. Космічний зонд "Кассіні" виявив сліди цього газу в повітряній оболонці даного об'єкта. Правда, наявність кисню в даному випадку зовсім не пов'язано з присутністю на Діоні живих організмів.
Вже в минулому столітті вдалося встановити, щоДіона, що має діаметр 1123,4 кілометра (тобто вона менша від нашого Місяця), складається з водяного льоду зі значною домішкою кам'яних порід у внутрішніх шарах.
Однак досить довгий час вчені булипереконані, що ніякої атмосфери у цього супутника бути не може - вона занадто мала, щоб утримувати навколо себе газову оболонку за допомогою сили тяжіння. Тим не менш, не так давно це уявлення про природу Діони було спростовано, причому дані для подібного спростування надав теж «Кассіні» - але вже не астроном, а автоматичний зонд.
Чи можна виробляти кисень в космосі?
На МКС запасу кисню поповнюються з допомогоюелектролізу води (розкладання її на водень та кисень). Цим на МКС займається система «Електрон», яка витрачає 1 кг води на особу на добу. Запаси кисню також іноді поповнюються під час вантажних місій до орбітальної станции.
Вчені з Калтеха вирішили знайти в рамках свогоисследования иной метод производства кислорода. В итоге они пришли к созданию реактора, который удаляет из формулы «CO2» (диоксида углерода) «С» (углерод), оставляя только кислород. Исследователи обнаружили, что если разгонять и ударять молекулы диоксида углерода об инертные поверхности, такие как золотая фольга, то их можно расщепить на молекулярный кислород и атомарный углерод.
Вчені кажуть, що їхній реактор працює попринцип прискорювача частинок. Спочатку молекули CO2 у ньому іонізуються, а потім прискорюються за допомогою електромагнітного поля, після чого стикаються із золотою поверхнею. У поточній формі установка має дуже низький ККД: на кожні 100 молекул CO2 вона здатна виробляти близько однієї-двох молекул молекулярного кисню.
Однак дослідники звертають увагу на те, що їх реактор довів, що даний концепт виробництва кисню дійсно можливий і в майбутньому може стати масштабується.
В майбутньому реактор може використовуватися длявиробництва кисню для астронавтів, які будуть літати на Місяць, Марс і за їх межі. На Землі подібна установка з урахуванням масштабів теж може виявитися досить корисною, адже вона зможе знижувати концентрації діоксиду вуглецю в атмосфері і переробляти їх в кисень, тим самим допомагаючи в боротьбі з глобальними кліматичними змінами. Однак вчені відзначають, що для практичної фази їх установка поки не готова.
Відповідно відповідь на це питання, так, проте технічні дослідження щодо цього ще не закінчені.
Читати також:
Найбільша магнітна буря дозволить побачити північне сяйво з Москви
Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне
Подивіться на найдокладніший каталог мільярдів зірок Чумацького Шляху