מעניין

שביטים עשויים לספק מקור חמצן לחקר החלל העמוק

שביטים עשויים לספק מקור חמצן לחקר החלל העמוק

אחד האתגרים הגדולים ביותר לחקר החלל העמוק הוא כיצד לספק חמצן לאסטרונאוטים. חמצן (O2) נמצא במחסור בחלל אפילו בכוכבי לכת עם אטמוספרות עבות. נשיאת חמצן היא אפשרות אחת, אך היא דורשת כמות עצומה של דלק בכדי להזיז אותה וההיצע תמיד יהיה סופי.

כימאים העובדים בקלטק אולי גילו דרך לייצר O2 בחלל בזכות השראה מסוימת מדע בדיוני. חמצן מולקולרי קיים בחלל בחוויות הגז הזורמות משביטים.

האם נוכל ליצור O2 בחלל?

בעוד המדען ידע על תופעה זו לזמן מה הם לא היו בטוחים כיצד זה קורה. זה היה עד לפני שנתיים כאשר קונסטנטינוס פ. ג'יאפיס, פרופסור להנדסה כימית בקאלטק, ועמיתו הפוסט-דוקטורט יונשי יאו, חקרו את התעלומה שהציעה בסופו של דבר תהליך כימי חדש לחלוטין. ג'יאפיס, יחד עם טום מילר, פרופסור לכימיה, הרחיבו בעבודה זו כדי להדגים שיטה לייצור חמצן בחלל שתסייע לבני אדם לחקור את הפינות הרחוקות ביותר ביקום שלנו.

אך גם ללא היישומים המגניבים שלו, המדע חשוב מכיוון שהוא מציע סוג חדש של כימיה המעוטרת כולה על ידי שביטים. המחקר מראה כי כמה תגובות כימיות יכולות להתרחש על ידי מתן אנרגיה קינטית ולא החום האופייני.

חמצן שנוצר בתאונה במהירות גבוהה

תהליך זה פועל כאשר כדורי מים זעירים נורים על משטחים המכילים חמצן, כגון חול או חלודה. במקרים אלה, מולקולת המים יכולה לקרוע את החמצן הזה כדי לייצר חמצן מולקולרי. בשביטים, תהליך זה קורה כאשר מולקולות מים מתאיידות מעל פני השטח ואז הן מואצות על ידי רוח השמש עד שהן מתרסקות בחזרה לשביט במהירות גבוהה.

שביטים יכולים גם לפלוט פחמן דו חמצני (CO2) ושני החוקרים רצו לבדוק אם CO2 זה יכול גם לייצר חמצן מולקולרי בהתנגשויות עם פני השביט. כדי לאשר אם תגובת ה- CO2 הייתה דומה לתגובת המים ג'יאפיס וייאו תכננו ניסוי להתרסק CO2 על משטח אינרטי, במקרה זה נייר זהב. למרות העובדה שהוא לא אמור לייצר חמצן מולקולרי, O2 המשיך להיות נפלט משטח הזהב.

המודל יעזור להתקדם בחקר החלל העמוק

זה הוכיח בפני המדענים ששני אטומי החמצן מגיעים מאותה מולקולת CO2, ופיצלו אותה ביעילות. "באותה תקופה חשבנו שאי אפשר לשלב את שני אטומי החמצן של מולקולת CO2 יחד מכיוון ש CO2 הוא מולקולה לינארית, ותצטרך לכופף את המולקולה בצורה חמורה כדי שהיא תעבוד", אומר ג'יאפיס. "אתה עושה משהו ממש דרסטי למולקולה." שני החוקרים פנו אז לטום מילר, פרופסור לכימיה, כדי לעזור להם ליצור מודל של התופעות כדי שיוכלו להבין טוב יותר מה בדיוק קורה.

התוצאה הייתה יצירת מנגנון הדומה למאיץ חלקיקים, שיכול להפוך את מולקולות ה- CO2 ליונים על ידי מתן מטען ואז האצתן באמצעות שדה חשמלי. המכשיר אינו הכרחי כדי שתתרחש התגובה אך יכול לעזור לחוקרים לחקור אותו. הם מקווים שיום אחד ניתן להשתמש בכור לפיתוח יישומים כמו כיצד לייצר חמצן בחלל. למרות שיש הרבה עבודה לעשות לפני כן - הצעדים הראשונים לייצור חמצן עצמאי החלו.


צפו בסרטון: Mars - The Red Planet (יָנוּאָר 2022).