Bilim adamları, CO2’den moleküler oksijen üreten, daha önce imkansız olduğu düşünülen yeni bir reaksiyon yolu buldular. Gelecekte astronotlar için oksijen bu şekilde Mars’ta üretilebilir.
Pasadena (Amerika Birleşik Devletleri). California Teknoloji Enstitüsü’ndeki bilim adamları, ek kimyasallar kullanmadan karbondioksiti moleküler oksijene dönüştürmenin yeni bir yolunu buldular. Gelecekte bu, astronotlara Mars gezisi gibi uzayda uzun vadeli görevlerde oksijen sağlamak için kullanılabilir. Bozunma süreci, CO2’nin diğer maddelerle reaksiyona girmeyen veya neredeyse hiç reaksiyona girmeyen inert bir yüzeye yüksek hızlarda atılmasıyla tetiklenir. Çarpışma, CO2’nin moleküler O2 ve bir karbon atomuna parçalanmasına neden olur.
Araştırma çalışması Nature Communications dergisinde yayınlanana kadar bilim adamları, CO2’den O2’nin çıkarılmasının ek bir reaksiyon ortağı ve yüksek düzeyde enerji girişi gerektirdiğini varsaydılar; kullanılamaz.
Araştırma için bir tetikleyici olarak tesadüf
Yeni araştırma yaklaşımı, Churyumov-Gerasimenko kuyruklu yıldızının gaz zarfı içindeki Rozet uzay aracı tarafından moleküler oksijenin şaşırtıcı bir şekilde saptanmasıyla tetiklendi. Yunxi Yao’nun açıkladığı gibi, “bu bulgu, aşırı ortamlarda oksijen salabilen abiyotik reaksiyonlara ilgi uyandırdı.”
Simülasyonlar, bilim adamlarının reaktörüne benzer şekilde, gaz molekülleri arasındaki çarpışmaların da kuyruklu yıldızın gaz zarfında gerçekleşebileceğini ve CO2’nin O2 ve karbona ayrışması için yeterli enerji sağlayabileceğini gösteriyor. Bununla birlikte, Konstantinos Giapis’in açıkladığı gibi, reaksiyonun ön koşulu, “iki oksijen atomu arasında temasın oluşabilmesi için doğrusal yapı nedeniyle aşırı bükülmeyi gerektiren CO2 molekülündeki kapsamlı bir moleküler yeniden düzenlemedir.”
İnert bir yüzey olarak altın
Bilim adamları, kuyruklu yıldızın gaz zarfı içinde gerçekleştiği tahmin edilen bu reaksiyonun, bir CO2 molekülünün iki oksijen atomunun birbirine bağlı olmasından gerçekten sorumlu olup olmadığını deneysel olarak test etmek için, CO2 moleküllerini vakumda bir altın varak üzerine püskürttüler. . İnert malzemenin kullanılması, çarpışma sırasında oksijenin salınmamasını ve dolayısıyla oksijenin yalnızca bozunma sürecinin kendisi tarafından üretilebilmesini sağlar.
CO2 moleküllerinden bazıları bombardıman sonucunda tamamen kendi atomlarına ayrıştı, ancak bazıları başka katalizör olmadan O2 üretti. Toplamda, CO2’nin yaklaşık yüzde ikisi daha fazla enerji gerekmeksizin çarpışma ile moleküler oksijene dönüştürülebilir.
İmkansız süreç
Daha önce imkansız olduğu düşünülen dönüşüm, çalışma yazarlarının analizlerine göre mümkün çünkü “önce önde gelen oksijen atomu, arka plandaki bir altın atomuyla çarpışır, ardından CO molekülü kalıntısının çarpması” ayrıştırılır ve karbon monoksit oluşur. Bununla birlikte, kaydedilen çarpışmaların yaklaşık yüzde beşinde, bu ayrılma gerçekleşmedi, ancak yalnızca CO2’nin güçlü bir deformasyonu gerçekleşti, “CO2’nin aralarında neredeyse eşit bağ uzunlukları olan üçgen bir konfigürasyona neden olan molekül içi bir yeniden düzenlemeye yol açtı. atomlar”. Bu, oksijen atomlarının artık çok yakın konumları nedeniyle bir bağ yeniden düzenlemesine maruz kalabilecekleri anlamına gelir. Yao, “molekül böylece serbest bir karbon atomuna ve bir O2 molekülüne ayrışır” diye açıklıyor.
CO2 ayrışması
CO2 ayrışmasının yeni keşfedilen intramoleküler yolu şaşırtıcı derecede basittir ve çarpışma yüzeyinin türünden ve sıcaklığından bağımsızdır. Teorik olarak, kayanın uzayda bir asteroit kadar hızlı hareket etmesi koşuluyla, bir CO2’ye bir kaya atmak reaksiyonu başlatmak için yeterli olacaktır.
Gelecekte, reaksiyon pratik olarak Mars’taki astronotlara oksijen sağlamak için de kullanılabilir. Mevcut reaksiyon yolu henüz yeterince etkili olmadığından, bilim adamları artık üretilen oksijen miktarını diğer reaksiyon yollarıyla birleştirerek daha da artırmayı denemek istiyorlar. Oradaki bol CO2’den doğrudan kızıl gezegende oksijen üretmek için kullanılabilecek bir cihaz muhtemelen yaratılabilir.