Les colons de Mars pourraient un jour générer du carburant et de l’oxygène à partir de l’eau salée de la planète rouge, selon une nouvelle étude.
La technologie novatrice à l’origine de cette avancée pourrait également aider les sous-marins à générer de l’oxygène à partir de l’eau de mer sur Terre, ont déclaré les chercheurs.
Pour vivre sur Mars, tout colon potentiel aura besoin d’oxygène pour respirer et de carburants tels que l’hydrogène gazeux pour alimenter son équipement. Toute eau qu’ils trouveront sur la planète rouge s’avérera donc précieuse, car ils pourront utiliser l’électricité et d’autres méthodes pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène.
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« Mars est une longue distance, et nous sommes limités dans la quantité de choses que nous pouvons apporter avec nous, donc si nous pouvons utiliser les ressources déjà présentes là-bas, c’est plus économique et plus viable que de devoir tout trimballer avec nous », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Vijay Ramani, ingénieur chimiste à l’Université Washington de St. Louis, a déclaré à Space.com.
Des recherches antérieures ont révélé que Mars possède de grandes quantités de glace, et l’atterrisseur Phoenix de la NASA a également trouvé des signes que les plaines arctiques de la planète étaient recouvertes d’un film d’eau liquide au cours des derniers millions d’années. Phoenix a également découvert des composés connus sous le nom de perchlorates dans le sol martien, qui peuvent agir comme des antigels, abaissant le point de congélation de l’eau au-delà de sa température normale.
Puisque les saumures contenant de l’eau et des perchlorates peuvent rester liquides même aux températures froides trouvées sur la surface martienne, Ramani et ses collègues ont voulu voir s’ils pouvaient utiliser une technique connue sous le nom d’électrolyse pour diviser les molécules d’eau afin de former de l’hydrogène et de l’oxygène en utilisant l’électricité. (La température annuelle moyenne sur Mars est d’environ moins 81,4 degrés Fahrenheit, ou moins 63 degrés Celsius, bien qu’elle puisse varier de plus de 212 degrés F, ou 100 degrés C, au cours d’une journée.)
« L’électrolyse est connue depuis environ 100 ans ou plus, mais elle utilise principalement de l’eau pure comme alimentation », a déclaré Ramani.
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Dans des travaux antérieurs, Ramani et ses collègues ont développé des matériaux connus sous le nom d’électrocatalyseurs pyrochlore de ruthénate de plomb qui pourraient les aider à électrolyser l’eau de mer. Dans la nouvelle étude, leurs expériences ont révélé que de tels catalyseurs pouvaient aider à électrolyser des saumures de perchlorate, générant de l’hydrogène et de l’oxygène ultra-purs au type de températures ultra-basses que l’on trouve à la surface de Mars.
« Nous pouvons dériver de l’oxygène pour respirer et de l’hydrogène pour le carburant en utilisant des matériaux sur Mars même, l’eau saumâtre dont on connaît maintenant la présence », a déclaré Ramani. « Les missions futures ne devront pas nécessairement transporter ces composants sur Mars, mais les fabriquer in situ avec une technologie comme la nôtre. »
Une certaine quantité d’électricité est nécessaire pour alimenter ces réactions chimiques. Sur Mars, cette électricité proviendra probablement de cellules solaires, a noté Ramani.
Par le passé, l’expérience d’utilisation des ressources in situ d’oxygène sur Mars (MOXIE) du rover Mars Perseverance de la NASA a montré qu’elle pouvait utiliser l’électricité pour décomposer le dioxyde de carbone en oxygène et en monoxyde de carbone. Pour la même quantité d’énergie que MOXIE, la nouvelle étude pourrait générer 25 fois plus d’oxygène ou plus, et ne pas générer de monoxyde de carbone toxique en plus, ont déclaré les chercheurs.
« Lorsque nous parlons d’explorer l’espace ou la surface de la lune ou de Mars, ce n’est jamais une seule technologie qui est utilisée – ce n’est jamais une seule balle d’argent qui résout tous les problèmes », a déclaré Ramani. « Un tas de technologies seront nécessaires pour travailler en parallèle les unes avec les autres afin de rendre la vie plus facile sur Mars, et notre espoir est que la nôtre sera l’une d’entre elles. »
Les scientifiques ont noté que cela pourrait aider la NASA à remplir son mandat actuel de faire atterrir des humains sur Mars d’ici le milieu des années 2030. « Nous espérons que nous pourrons intéresser la NASA pour qu’elle essaie de mettre cette technologie à l’échelle et d’améliorer encore ses performances, ainsi que pour des démonstrations dans des installations simulant l’environnement martien », a déclaré Ramani.
De tels électrocatalyseurs pourraient également trouver une utilité sur Terre. « Si vous êtes dans un sous-marin où l’oxygène est limité et où il y a de l’eau salée tout autour de vous, vous pourriez siphonner de l’eau salée et la diviser pour obtenir de l’oxygène frais », a déclaré Ramani. « Dans la marine américaine, la plupart des sous-marins sont à propulsion nucléaire, donc l’électricité ne manque pas. Pour les applications sur terre, vous pourriez également diviser l’eau saumâtre pour générer du carburant hydrogène. »
Les scientifiques ont détaillé leurs résultats en ligne le 30 novembre dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
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