La salmuera subterránea de Marte podría ser una buena fuente de oxígeno

Si los humanos alguna vez van a visitar Marte, es posible que necesiten crear algunos recursos cruciales mientras están allí para sobrevivir el tiempo suficiente para explorar y reabastecerse para el largo viaje de regreso. Aunque los días del flujo de agua superficial han quedado atrás, el planeta rojo no carece del todo de los ingredientes crudos para hacer que esto funcione.

La misión Mars 2020 que se lanzó en julio está llevando un experimento exactamente con este objetivo en mente. MOXIE, el experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Marte, es una caja no mucho más grande que una tostadora que produce oxígeno a partir del CO atmosférico.₂. Si bien se necesitaría una versión mucho más grande para producir combustible de oxígeno líquido para un cohete, MOXIE está dimensionado para producir aproximadamente la cantidad de oxígeno que una persona activa necesita para respirar.

Un nuevo estudio dirigido por Pralay Gayen de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, prueba un dispositivo que podría aprovechar un recurso diferente: salmuera de perclorato que se cree que existe en el suelo marciano en algunos lugares. El dispositivo puede dividir el agua en esa salmuera, produciendo oxígeno e hidrógeno puros.

Perclorato (ClO₄) las sales, hemos descubierto, son comunes en Marte. Estas sales tienen afinidad por las moléculas de agua y pueden acumular vapor de agua con el tiempo, convirtiéndose en una salmuera con una temperatura de congelación muy baja. Ahi esta evidencia de cantidades considerables de lo que podría ser esta salmuera debajo de la superficie de la región polar norte de Marte, y cantidades más pequeñas se han invocado como una posible explicación de la actividad rayas que a veces aparecen en las laderas marcianas.

Para probar si podíamos aprovechar este recurso, los investigadores construyeron un dispositivo de electrólisis que ejecutaron en condiciones similares a las de Marte. Utiliza un cátodo estándar de platino-carbono y un ánodo especial de plomo-rutenio-oxígeno que los investigadores desarrollaron previamente. Mezclaron una concentración plausible de salmuera de perclorato de magnesio y llenaron el espacio de cabeza en ese recipiente con CO puro.₂ para una atmósfera similar a la de Marte. Todo se mantuvo a -36 ° C (-33 ° F). Cuando se enciende, la salmuera fluye a través del dispositivo, dividiéndose en gas oxígeno puro capturado en el lado del ánodo y gas hidrógeno puro en el lado del cátodo.

El dispositivo funcionó bastante bien, produciendo aproximadamente 25 veces más oxígeno que su homólogo MOXIE. MOXIE requiere aproximadamente 300 vatios de potencia para funcionar, y este dispositivo iguala esa salida de oxígeno en aproximadamente 12 vatios. Además, también produce hidrógeno que podría usarse en una celda de combustible para generar electricidad. Y sería más pequeño y liviano que MOXIE, dicen los investigadores. En última instancia, todo esto solo ilustra que MOXIE está trabajando con un recurso de menor calidad, pero más ampliamente accesible, en el CO atmosférico.₂ en lugar de agua.

Un dispositivo como este necesitaría pasar por pruebas de estrés a largo plazo, por supuesto, para garantizar que el rendimiento no se degrade con el tiempo y, en general, sea robusto. La membrana que separa los lados del cátodo y del ánodo fue operada con cuidado para evitar que el CO₂ de ensuciarlo, por ejemplo. Si su supervivencia depende de un dispositivo que trajo a Marte, las fallas no son una opción.

PNAS, 2020. DOI: 10.1073 / pnas.2008613117 (Acerca de los DOI).