Los investigadores han ideado una forma basada en plasma para producir y separar oxígeno dentro del entorno marciano.
Un equipo internacional de investigadores ha ideado una forma basada en plasma para producir y separar oxígeno dentro del entorno marciano. Es un enfoque complementario al Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno en Marte (MOXIE) de la NASA , y puede ofrecer altas tasas de producción de moléculas por kilogramo de instrumentación enviada al espacio.
Tal sistema podría desempeñar un papel esencial en el desarrollo de sistemas de soporte vital en Marte. También podría producir la materia prima y los productos químicos básicos necesarios para procesar combustibles, materiales de construcción y fertilizantes.
La idea consiste en convertir dióxido de carbono en oxígeno y producir combustibles, fertilizantes en el planeta rojo utilizando un método basado en plasma.
En el Journal of Applied Physics, de AIP Publishing, los investigadores presentaron un método para aprovechar y procesar recursos locales para generar productos en Marte. Debido a que la atmósfera está formada principalmente por dióxido de carbono que se puede dividir para producir oxígeno, y su presión es favorable para la ignición del plasma, las condiciones naturales en el planeta rojo son casi ideales para la utilización de recursos in situ por parte de los plasmas. El equipo incluyó a científicos de la Universidad de Lisboa, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de la Sorbona, la Universidad de Tecnología de Eindhoven y el Instituto Holandés de Investigación de Energía Fundamental.
Sin embargo hay dos grandes obstáculos que se interponen en el camino de la producción de oxígeno en Marte.
Plasma de dióxido de carbono creado en el Laboratoire de Physique des Plasmas, Ecole Polytechnique en Francia y utilizado en la investigación sobre el aprovechamiento y procesamiento de recursos locales para generar productos en Marte. Crédito: Olivier Guaitella
“Primero, la descomposición de las moléculas de dióxido de carbono para extraer oxígeno. Es una molécula muy difícil de romper”, dijo el autor Vasco Guerra, de la Universidad de Lisboa. “En segundo lugar, la separación del oxígeno producido a partir de una mezcla de gases que también contiene, por ejemplo, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Estamos analizando estos dos pasos de manera holística para resolver ambos desafíos al mismo tiempo. Aquí es donde los plasmas pueden ayudar”.
El plasma, el cuarto estado natural de la materia, contiene partículas cargadas libres, como electrones e iones. Los electrones son ligeros y se aceleran fácilmente hasta energías muy altas con campos eléctricos.
“Cuando los electrones en forma de bala chocan con una molécula de dióxido de carbono, pueden descomponerla directamente o transferir energía para hacerla vibrar”, dijo Guerra. “Esta energía se puede canalizar, en gran medida, hacia la descomposición del dióxido de carbono. Junto con nuestros colegas en Francia y los Países Bajos, demostramos experimentalmente la validez de estas teorías. Además, el calor generado en el plasma también es beneficioso para la separación del oxígeno”.
El oxígeno es clave para crear un entorno respirable. También es el punto de partida para producir combustibles y fertilizantes para la futura agricultura marciana. Se requerirá la producción local de combustibles para futuras misiones. Todos son cruciales para el futuro asentamiento humano en Marte.
Al disociar las moléculas de dióxido de carbono para producir combustibles ecológicos y reciclar productos químicos, la tecnología de plasma también puede ser útil para abordar el cambio climático en la Tierra.
Referencia: “Plasmas para la utilización de recursos in situ en Marte: combustibles, soporte vital y agricultura” por V. Guerra, T. Silva, N. Pinhão, O. Guaitella, C. Guerra-Garcia, FJJ Peeters, MN Tsampas y MCM van de Sanden, 16 de agosto de 2022, Journal of Applied Physics . DOI: 10.1063/5.0098011