Quando si tratta di acqua e Marte, ci sono buone notizie e notizie non così buone. La buona notizia:c'è acqua su Marte! La notizia non così buona?

C'è acqua su Marte.

Il pianeta rosso è molto freddo; l'acqua non ghiacciata è quasi certamente piena di sale del suolo marziano, che ne abbassa la temperatura di congelamento.

Non puoi bere acqua salata, e il metodo usuale che usa l'elettricità (elettrolisi) per scomporre in ossigeno (per respirare) e idrogeno (per carburante) richiede la rimozione del sale; un ingombrante, sforzo costoso in un duro, ambiente pericoloso.

Se l'ossigeno e l'idrogeno potessero essere estratti direttamente dall'acqua salmastra, però, quel processo di elettrolisi della salamoia sarebbe molto meno complicato e meno costoso.

Gli ingegneri della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis hanno sviluppato un sistema che fa proprio questo. La loro ricerca è stata pubblicata oggi nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).

Il gruppo di ricerca, guidato da Vijay Ramani, il Roma B. e Raymond H. Wittcoff Distinguished University Professor nel Dipartimento di Energia, Ingegneria ambientale e chimica, non ha semplicemente convalidato il suo sistema di elettrolisi della salamoia in condizioni tipiche terrestri; il sistema è stato esaminato in un'atmosfera marziana simulata a -33 F (-36 C).

"Il nostro elettrolizzatore di salamoia marziana cambia radicalmente il calcolo logistico delle missioni su Marte e oltre", ha affermato Ramani. "Questa tecnologia è ugualmente utile sulla Terra, dove apre gli oceani come una valida fonte di ossigeno e carburante"

Nell'estate del 2008 Il Phoenix Mars Lander della NASA ha "toccato e assaggiato" l'acqua marziana, vapori di ghiaccio fuso estratte dal lander. Da allora, il Mars Express dell'Agenzia spaziale europea ha scoperto diversi stagni sotterranei d'acqua che rimangono allo stato liquido grazie alla presenza di perclorato di magnesio, sale.

Per vivere, anche temporaneamente, su Marte, per non parlare del ritorno sulla Terra, gli astronauti dovranno fabbricare alcune delle necessità, compresi acqua e carburante, sul pianeta rosso. Il rover Perseverance della NASA è in rotta verso Marte ora, trasportare strumenti che utilizzeranno l'elettrolisi ad alta temperatura. Però, il Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) produrrà solo ossigeno, dall'anidride carbonica nell'aria.

Il sistema sviluppato nel laboratorio di Ramani può produrre 25 volte più ossigeno di MOXIE utilizzando la stessa quantità di energia. Produce anche idrogeno, che potrebbe essere utilizzato per alimentare il viaggio di ritorno degli astronauti.

"Il nostro nuovo elettrolizzatore per salamoia incorpora un anodo di pirocloro di rutenato di piombo sviluppato dal nostro team in combinazione con un catodo di platino su carbonio", ha affermato Ramani. "Questi componenti accuratamente progettati, abbinati all'uso ottimale dei tradizionali principi di ingegneria elettrochimica, hanno prodotto prestazioni così elevate".

Il design accurato e l'anodo unico consentono al sistema di funzionare senza la necessità di riscaldare o purificare la fonte d'acqua.

"Paradossalmente, il perclorato disciolto nell'acqua, le cosiddette impurità, effettivamente aiutare in un ambiente come quello di Marte, " disse Shrihari Sankarasubramanian, un ricercatore nel gruppo di Ramani e primo autore congiunto dell'articolo.

"Evitano il congelamento dell'acqua, " Egli ha detto, "e anche migliorare le prestazioni del sistema elettrolizzatore abbassando la resistenza elettrica."

Tipicamente, gli elettrolizzatori ad acqua utilizzano prodotti altamente purificati, acqua deionizzata, che si aggiunge al costo del sistema. Un sistema che può funzionare con acqua "sub-ottimale" o salata, come la tecnologia dimostrata dal team di Ramani, può migliorare significativamente la proposta di valore economico degli elettrolizzatori dell'acqua ovunque, anche proprio qui sul pianeta Terra.

"Avendo dimostrato questi elettrolizzatori in condizioni marziane impegnative, intendiamo distribuirli anche in condizioni molto più miti sulla Terra per utilizzare alimentazioni di acqua salmastra o salata per produrre idrogeno e ossigeno, ad esempio attraverso l'elettrolisi dell'acqua di mare, " ha detto Pralay Gayen, un associato di ricerca post-dottorato nel gruppo di Ramani e anche un primo autore congiunto di questo studio.

Tali applicazioni potrebbero essere utili nel campo della difesa, creare ossigeno su richiesta nei sottomarini, Per esempio. Potrebbe anche fornire ossigeno mentre esploriamo ambienti inesplorati più vicini a casa, nel mare profondo.

Le tecnologie sottostanti che abilitano il sistema di elettrolisi della salamoia sono oggetto di deposito di brevetto tramite l'Office of Technology Management e sono disponibili per la licenza dall'università.