Kolonisten op Mars kunnen op een dag brandstof en zuurstof halen uit zout water op de Rode Planeet, zo blijkt uit een nieuwe studie.
De nieuwe technologie achter deze vooruitgang zou ook onderzeeërs kunnen helpen zuurstof te halen uit zeewater op aarde, aldus onderzoekers.
Om op Mars te kunnen leven, hebben potentiële kolonisten zuurstof nodig om te ademen en brandstoffen zoals waterstofgas om hun apparatuur van energie te voorzien. Al het water dat zij op de Rode Planeet vinden, zal daarom van onschatbare waarde blijken, omdat zij elektriciteit en andere methoden kunnen gebruiken om water af te breken in zowel waterstof als zuurstof.
Gerelateerd: Hoe leven op Mars kolonisten zou kunnen uitdagen (infographic)
“Mars is een lange weg daar, en we zijn beperkt in de hoeveelheid spullen die we kunnen meenemen, dus als we gebruik kunnen maken van middelen die daar al aanwezig zijn, is dat economischer en levensvatbaarder dan alles met ons mee te moeten zeulen,” studie senior auteur Vijay Ramani, een chemisch ingenieur aan de Washington University in St. Louis, vertelde Space.com.
Vorig onderzoek wees uit dat Mars grote hoeveelheden ijs bezit, en NASA’s Phoenix lander vond ook tekenen dat de arctische vlaktes van de planeet bedekt waren met een laag vloeibaar water in de laatste paar miljoen jaar. Phoenix ontdekte in de bodem van Mars ook verbindingen die bekend staan als perchloraten, die kunnen werken als antivries en het vriespunt van water kunnen verlagen tot voorbij de normale temperatuur.
Omdat pekel met water en perchloraten vloeibaar kan blijven, zelfs bij de lage temperaturen op Mars, wilden Ramani en zijn collega’s onderzoeken of zij een techniek konden toepassen die bekend staat als elektrolyse om watermoleculen met behulp van elektriciteit te splitsen in waterstof en zuurstof. (De gemiddelde jaarlijkse temperatuur op Mars is ongeveer min 81,4 graden Fahrenheit, of min 63 graden Celsius, hoewel het kan variëren met meer dan 212 graden F, of 100 graden C, in de loop van een dag.)
“Elektrolyse is bekend voor ongeveer 100 jaar of meer, maar meestal gebruikt zuiver water als zijn voeding,” zei Ramani.
Gerelateerd: Wetenschappers koken een nieuwe manier om ademende zuurstof op Mars te maken
In eerder werk ontwikkelden Ramani en zijn collega’s materialen die bekend staan als loodruthenaat-pyrochloor-elektrokatalysatoren die hen konden helpen bij de elektrolyse van zeewater. In de nieuwe studie toonden hun experimenten aan dat dergelijke katalysatoren kunnen helpen bij de elektrolyse van perchloraatpekel, waarbij ultrazuivere waterstof en zuurstof worden geproduceerd bij het soort ultralage temperaturen die op het Marsoppervlak worden aangetroffen.
“We kunnen zuurstof voor ademhaling en waterstof voor brandstof afleiden met behulp van materialen op Mars zelf, het zilte water waarvan nu bekend is dat het daar aanwezig is,” zei Ramani. “Toekomstige missies hoeven die componenten niet per se mee te nemen naar Mars, maar moeten ze ter plekke maken met technologie zoals die van ons.”
Er is enige elektriciteit nodig om deze chemische reacties aan te drijven. Op Mars zal die elektriciteit waarschijnlijk afkomstig zijn van zonnecellen, merkte Ramani op.
Vroeger toonde de Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) van de Mars Perseverance rover van NASA aan dat het kooldioxide met behulp van elektriciteit kon afbreken tot zuurstof en koolmonoxide. Voor dezelfde hoeveelheid energie als MOXIE zou de nieuwe studie 25 keer zoveel zuurstof of meer kunnen genereren, en geen giftige koolmonoxide, aldus de onderzoekers.
“Wanneer we het hebben over het verkennen van de ruimte of het oppervlak van de maan of Mars, is het nooit slechts één technologie die wordt gebruikt – het is nooit slechts één zilveren kogel die alle problemen oplost,” zei Ramani. “Een heleboel technologieën zullen nodig zijn om parallel met elkaar te werken om het leven op Mars gemakkelijker te maken, en onze hoop is dat de onze een van hen zal zijn.”
De wetenschappers merkten op dat dit NASA zou kunnen helpen bij het vervullen van zijn huidige mandaat om mensen op Mars te laten landen tegen het midden van de jaren 2030. “We hopen dat we NASA kunnen interesseren in pogingen om deze technologie op te schalen en de prestaties ervan verder te verbeteren, en in demonstraties in faciliteiten die de Martiaanse omgeving simuleren,” zei Ramani.
Dergelijke elektrokatalysatoren kunnen ook op aarde worden gebruikt. “Als je in een onderzeeër zit waar de zuurstof beperkt is en er overal zout water om je heen is, kun je wat zout water naar binnen hevelen en het splitsen om verse zuurstof te krijgen,” zei Ramani. “In de Amerikaanse marine worden de meeste onderzeeërs aangedreven door kernenergie, dus er is geen tekort aan elektriciteit. Voor toepassingen aan land zou je ook pekelwater kunnen splitsen om waterstofbrandstof te genereren.”
De wetenschappers zetten hun bevindingen 30 november online in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Volg Charles Q. Choi op Twitter @cqchoi. Volg ons op Twitter @Spacedotcom en op Facebook.
Recent news