Учёные предложили метод производства кислорода, при котором суровые условия Красной планеты из недостатка превращаются в преимущество.
Будут ли на Марсе яблони цвести? Чтобы эта мечта стала реальностью, нужно решить массу проблем. Например, найти способ защитить межпланетных путешественников от космической радиации.
Кроме того, поселенцам необходимо что-то пить и чем-то дышать. Воды (в виде льда) на Марсе много, причём, похоже, не только на полюсах. Проекты её добычи активно обсуждаются специалистами.
А вот где взять кислород? Идеи есть. Предлагается, например, разлагать воду на кислород и водород электрическим током или использовать цианобактерии с их фотосинтезом.
Но вода на Марсе – ресурс всё-таки дефицитный. А вот чего там хватает с избытком, так это углекислого газа. Собственно, из него марсианская атмосфера на 96% и состоит.
В связи с чем уже давно предлагается разлагать этот дармовой CO2 на кислород и угарный газ. Команда исследователей во главе с Васку Геррой (Vasco Guerra) из Лиссабонского университета проверила эту идею. И пришла к выводу, что она очень хороша.
Основа нужного процесса – создание низкотемпературной плазмы. В ней молекулы углекислого газа распадаются по двум причинам. Во-первых, их разрушают прямые удары электронов. Во-вторых, частицы плазмы передают молекулам CO2 свою энергию, и те начинают колебаться. Когда интенсивность колебаний становится слишком большой, химическая связь не выдерживает напряжения, и от молекулы отрывается атом кислорода.
Специальным подбором условий реакции можно минимизировать потери энергии на другие процессы, в частности, на банальное нагревание плазмы. Тогда разложение на угарный газ и кислород можно осуществлять с помощью источника энергии мощностью всего в десятки ватт. И на эту роль вполне годятся даже солнечные батареи действующих марсианских аппаратов.
Авторы отмечают, что естественные условия на Красной планете близки к оптимальным для такой химической реакции. Низкая температура способствует тому, чтобы большая доля энергии переходила в колебания молекул. Кроме того, марсианский холод замедляет реакцию окисления угарного газа обратно до CO2. Примеси аргона и азота в атмосфере тоже помогают делу. Аргон меняет распределение электронов по энергетическим уровням в полезном для реакции направлении, а азот передаёт колебательную энергию от своих молекул молекулам углекислого газа, как в CO2-лазере.
Даже низкое атмосферное давление играет на руку химикам. Запуск реакции разложения CO2 происходит при похожих значениях. Только на Земле для его получения используют вакуумные насосы, а на Красной планете такие условия существуют "прямо за окном".
Так что, заключают авторы, обсуждаемый метод хорош со всех сторон. Перефразируя классика, "ты должен делать кислород из углекислого газа, потому что это лучший способ его сделать".
Между прочим, обсуждаются способы не только снабдить кислородом локальное земное поселение, но и вообще сделать из Красной планеты зелёную. Например, высказывалась идея создать вокруг Марса искусственное магнитное поле для защиты атмосферы от сдувания солнечным ветром. Расчёты специалистов NASA показывают, что в этом случае уже через несколько лет атмосферное давление Марса достигнет половины земного.
