Harika! Kuyruklu yıldızların Mars'ta solunabilir oksijen üretebilen kimyasal reaksiyonları uyardığını keşfettiniz mi?
Bilim kurgu, Mars dönüşüm programları ve oksijen jeneratörleriyle doludur.Bunun bir nedeni var - biz insanların nefes almak için oksijen moleküllerine (O2) ihtiyacımız var ve temelde uzayda oksijen yok. Daha kalın atmosfere sahip diğer gezegenlerde bile oksijen elde etmek zordur. Bu nedenle, insanlar uzayı keşfettiklerinde kendi oksijenimizi getirmemiz gerekir. Bu ideal değildir, çünkü roketler uzaya nesneler göndermek için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyar, arz bittiğinde bu enerji kaybolur. Gerçekten de dünyanın dışında oksijen moleküllerinin göründüğü bir yer var, yani kuyruklu yıldızdan fırlatılan gaz bulutları.
Bu oksijenin kaynağı her zaman bir sır olmuştur.Caltech'te kimya mühendisliği profesörü olan Konstantinos P. Giapis ve doktora sonrası meslektaşı Yunxi Yao, yeni bir Kimyasal süreç nedenlerini açıklayabilir. Giapis ve kimya profesörü Tom Miller, insanların evreni keşfetmesine ve hatta muhtemelen evde iklim değişikliğiyle savaşmasına yardımcı olabilecek oksijen üreten yeni bir reaksiyon gösterdi. Ama daha temelde, bu reaksiyon kuyrukluyıldızların incelenmesi yoluyla keşfedilen yeni bir kimyasal maddeyi temsil ediyor. Kimyasal reaksiyonların çoğu enerji gerektirir ve enerji genellikle ısı biçiminde sağlanır.
Giapis'in araştırması, kinetik enerji sağlayarak bazı olağandışı reaksiyonların meydana gelebileceğini gösteriyor. Su molekülleri, kum veya pas gibi küçük mermiler gibi oksijen içeren bir yüzeye vurulduğunda, su molekülleri oksijeni parçalayabilir ve oksijen molekülleri üretebilir. Bu reaksiyon kuyrukluyıldızlarda, su molekülleri yüzeyden buharlaştığında ve güneş rüzgarı tarafından kuyruklu yıldıza yüksek hızda çarpana kadar hızlandırıldığında meydana gelir. Ancak kuyruklu yıldızlar aynı zamanda karbondioksit de yayarlar. Giapis ve Yao, karbondioksitin kuyruklu yıldızların yüzeyiyle çarpışmalarda moleküler oksijen üretip üretemeyeceğini test etmek istedi. Kuyruklu yıldızdan gelen gaz akımında oksijen bulunduğunda, reaksiyonun suya benzer olduğunu doğrulamak istiyorum.
- (Bocco Park-Picture) Stantinos P. Giapis reaktörünü karbondioksiti moleküler oksijene dönüştürmek için kullanıyor. Resim: California Teknoloji Enstitüsü
Bu nedenle, karbondioksiti altın folyonun inert yüzeyine çarpmak için bir deney tasarlandı.Altın folyo oksitlenemez ve moleküler oksijen üretmemelidir. Yine de, altın yüzeyden oksijen salınmaya devam etti. Bu, her iki oksijen atomunun da aynı karbondioksit molekülünden geldiği ve onları alışılmadık bir şekilde etkili bir şekilde ayırdığı anlamına gelir. Giapis şunları söyledi: O zamanlar bir karbondioksit molekülünün iki oksijen atomunu birleştirmenin imkansız olduğunu düşünmüştük, çünkü karbondioksit doğrusal bir moleküldür ve molekülün çalışması için ciddi şekilde bükülmesi gerekir ve molekülde çok sert değişiklikler yapılmıştır.
Giapis, karbondioksitin moleküler oksijene ayrışmasının mekanizmasını anlamak için Miller ve doktora sonrası meslektaşı Philip Shushkov'a tüm sürecin bir bilgisayar simülasyonunu tasarlaması için başvurdu. Muhtemel uyarılmış molekül oluşumu nedeniyle, bu reaksiyonu anlamak büyük bir zorluktur. Bu moleküller o kadar çok enerjiye sahiptir ki, oluşturan atomları büyük ölçüde titreşir ve döner. Tüm bu hareketler, bilgisayarlarda reaksiyonları simüle etmeyi zorlaştırır çünkü moleküllerdeki atomlar karmaşık şekillerde hareket eder. Genel olarak konuşursak, uyarılmış moleküller olağandışı kimyasal reaksiyonlara neden olabilir, bu yüzden bununla başlayın. Ancak uyarılmış durum moleküler oksijen üretmez. Bunun yerine moleküller başka ürünlere ayrılır.
- Giapis'in reaktöründe karbondioksit moleküler oksijene dönüştürülür. Resim: Caltech
Sonunda, ciddi şekilde bükülmüş karbondioksitin de moleküller uyarılmadan oluşturulabileceği ve böylece oksijen üretebileceği keşfedildi. Giapi'nin reaksiyona girmesi için tasarladığı cihaz, karbondioksit moleküllerini yükleyerek ve ardından bir elektrik alanıyla hızlandırarak, enerjisi bir parçacık hızlandırıcıdan çok daha düşük olmasına rağmen iyonlara dönüştürerek bir parçacık hızlandırıcı gibidir. Ancak reaksiyonun oluşması için bu cihaz gerekli değildir. Yeterli hızda bir miktar karbondioksite bir taş atmak ve sonra aynı etkiyi elde etmek mümkündür, hız, uzayda kuyruklu yıldız veya asteroidin hızıyla karşılaştırılabilir olmalıdır. Bu, Mars atmosferinde gözlenen az miktardaki oksijeni açıklayabilir.
Bazı insanlar, oksijenin güneşin karbondioksitten gelen ultraviyole ışınları tarafından üretildiğini düşünüyor, ancak Giapis, oksijenin aynı zamanda yüksek hızlı toz parçacıkları ile karbondioksit molekülleri arasındaki çarpışmalardan da üretildiğine inanıyor. Belki bir gün astronotların Mars'ta nefes alması için hava kaynağı olabilir veya Dünya atmosferinden karbondioksit (bir sera gazı) çıkararak ve onu oksijene dönüştürerek iklim değişikliğiyle mücadele edebilir. Bununla birlikte, bu uygulamaların her ikisinin de önünde uzun bir yol var, çünkü reaktörün mevcut versiyonu çok düşük bir çıktıya sahip, her 100 karbondioksit molekülü için sadece bir veya iki oksijen molekülü üretilebiliyor. Araştırma sonuçları 24 Mayıs 2019'da Nature Communications'da yayınlandı.
Brocade | Araştırma / Gönderen: California Institute of Technology
Referans Dergisi "Nature Communications"
DOI: 10.1038 / s41467-019-10342-6
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
