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

Si los humanos alguna vez van a visitar Marte, es posible que deban crear algunos recursos cruciales durante su estadía para sobrevivir el tiempo suficiente para explorar y reabastecerse para el largo viaje a casa. Si bien los días del flujo de agua superficial han quedado atrás, el Planeta Rojo no está completamente exento de ingredientes crudos para hacer este trabajo.

La misión de marzo de 2020 lanzada en julio trae una experiencia exactamente con ese objetivo en mente. MOXIE, el Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Mars, es una caja no mucho más grande que una tostadora que produce oxígeno a partir del CO atmosférico₂. Si bien se necesitaría una versión mucho más grande para producir oxígeno líquido como combustible 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 en la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, está probando un dispositivo que podría aprovechar un recurso diferente: la salmuera de perclorato que se cree que existe en el suelo marciano en algunos lugares. El dispositivo puede dividir el agua en esta salmuera, produciendo oxígeno e hidrógeno puros.

Perclorato (ClO₄) las sales, como hemos descubierto, son comunes en Marte. Estas sales tienen afinidad por las moléculas de agua y pueden atrapar el vapor de agua con el tiempo, convirtiéndose en salmuera con una temperatura de congelación muy baja. Hay evidencia de cantidades significativas de lo que podría ser esta salmuera debajo de la superficie de la región polar norte de Marte, y se han citado cantidades más pequeñas 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 utilizaron 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 libre en este recipiente con CO puro.₂ para una atmósfera similar a la de Marte. Todo se almacenó a -36 ° C (-33 ° F). Tras el encendido, la salmuera pasó a través del aparato, dividiéndose en oxígeno puro capturado en el lado del ánodo e hidrógeno puro en el lado del cátodo.

El dispositivo funcionó bastante bien, produciendo aproximadamente 25 veces más oxígeno de lo que su contraparte MOXIE puede manejar. MOXIE requiere alrededor de 300 vatios de potencia para funcionar, y este dispositivo iguala esa salida de oxígeno a alrededor de 12 vatios. Además, también produce hidrógeno que podría usarse en una pila 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 CO atmosférico de menor calidad, pero más accesible.₂ en lugar de agua.

Un dispositivo como este, por supuesto, tendría que someterse a pruebas de estrés a largo plazo para asegurarse de que el rendimiento no se degrade con el tiempo y, en general, sea resistente. La membrana que separa el cátodo y los lados del ánodo se ha manipulado con cuidado para evitar el CO₂ ensuciamiento, 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).