El revolucionario sistema utiliza materiales marcianos para producir catalizadores que liberen oxígeno del agua que hay en el planeta rojo.
Enviar una misión tripulada a Marte en los próximos años, quinquenios o décadas, entra dentro de los planes de futuro de las principales agencias espaciales del mundo, tanto públicas como privadas; desde la NASA y la ESA hasta SpaceX, de Elon Musk. La visión del magnate sudafricano sobre las misiones a Marte y el establecimiento de asentamientos humanos comienza a trascender del ámbito de los sueños y de la ciencia ficción para adentrarse en la esfera de los objetivos capaces de ser materializados.
Y aunque SpaceX ya está estudiando cuáles serían los lugares más idóneos para el amartizaje de su colosal nave Starships, la aventura de enviar una tripulación al planeta rojo está, a fecha de hoy, salpicada de retos y desafíos tecnológicos y científicos que se extienden más allá de los límites de la tecnología de cohetes y que incluso afectan a nuestra propia biología como especie. De hecho, algunos científicos barajan la posibilidad de manipular el ADN de los astronautas para que así puedan afrontar ambientes que de otra manera serían insoportables, letales.
El planeta rojo se asemeja más a una tumba celestial que a un oasis para la vida.
Marte es un planeta hostil, empapado de radiaciones cósmicas e ionizantes, con una atmósfera irrespirable, un terreno tóxico, sin apenas gravedad, y una presión atmosférica alrededor del 1 % de la de la Tierra. Además, es tan árido y estéril que nuestro desierto de Atacama se antoja un vergel. El planeta rojo se asemeja más a una tumba celestial que a un oasis para la vida.
Pero la ciencia no se rinde ante la adversidad. En sus planes está terraformar el planeta rojo en la medida que sea posible, esto es, modificar el suelo, la atmósfera y el clima marcianos con la ayuda de la ingeniería planetaria para convertirlo en un lugar vivible para nuestra especie y otras formas de vida terrestres. O al menos, explotar sus recursos de manera que puedan ser aprovechados por los astronautas que aterricen en el planeta y tengan que pasar allí largas temporadas.
Por ejemplo, la ingente cantidad de hielo enterrado en Marte constituirá sin duda alguna un recurso básico para los primeros hombres y mujeres que pisen el planeta rojo, ya que servirá como fuente de agua potable… y de oxígeno. En este sentido, investigadores en China han desarrollado un robot químico impulsado por inteligencia artificial (IA) que podría extraer oxígeno del agua marciana.
Unos catalizadores marcianos para obtener oxígeno del agua.
El artefacto inteligente utiliza materiales que se encuentran en el planeta rojo para producir catalizadores capaces de descomponer la molécula del agua y liberar oxígeno mediante la denominada oxidación electroquímica del agua impulsada por energía solar. La apuesta china podría complementar las tecnologías de generación de oxígeno existentes o conducir al desarrollo de otras sustancias catalizadoras capaces de sintetizar recursos útiles en Marte.
«Si piensas en el reto que supone ir a Marte, tienes que trabajar con materiales locales —dice Andy Cooper, químico de la Universidad de Liverpool (Reino Unido), en la revista Nature. Y añade—: Entonces puedo ver la lógica detrás de esto».
En un estudio publicado en la revista Nature Synthesis, Jun Jiang y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en Hefei, describen con detalle su proyecto, nunca mejor dicho, marciano. Para fabricar el preciado oxígeno a partir de catalizadores sacados del propio Marte y sin ayuda humana, desarrollaron una máquina móvil del tamaño de un frigorífico equipada con inteligencia artificial y un brazo robótico.
El robot químico trabajó con cinco meteoritos del planeta rojo.
A continuación, el equipo de Jiang seleccionó cinco meteoritos que procedían del planeta rojo o que habían sido recolectados en la Tierra y que imitaban la composición de la superficie marciana. El objetivo de los investigadores no era otro que saber si su avispado robot podría sintetizar y optimizar catalizadores a partir del material meteorítico capaces de llevar a cabo la denominada reacción de evolución del oxígeno (OER), que conduce a la obtención de este gas.
El robot químico con inteligencia artificial (IA), que echa mano para su trabajo de la química cuántica y las simulaciones de dinámica molecular, empleó ácidos y álcalis con el fin de disolver y separar el material de las rocas marcianas, y luego analizó los compuestos resultantes. Estos sirvieron de base para que la IA del robot buscara, entre más de 3,7 millones de fórmulas, una sustancia química capaz de descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno. La tarea no fue moco de pavo: a un ser humano le habría llevado dos mil años para llegar al mismo resultado.
De este modo, el robot ofreció a Jiang un catalizador OER capaz de liberar oxígeno del agua obtenido de materiales marcianos y sin asistencia humana. El catalizador puede funcionar sin parar durante más de 550.000 segundos a una densidad de corriente de 10 mA cm-2 y un sobrepotencial de 445,1 mV. Una prueba adicional a -37 °C, la temperatura de Marte, confirmó que el catalizador puede producir oxígeno de manera constante sin ninguna degradación aparente.
«Hemos desarrollado un sistema robótico de inteligencia artificial que posee un cerebro químico —explica Jiang—. Creemos que nuestra máquina puede utilizar compuestos de minerales marcianos sin intervención humana». El investigador asegura que el robot químico puede llegar a producir, por cada metro cuadrado de material marciano, 60 gramos de oxígeno por hora. Y como el robot puede trabajar las veinticuatro horas del día durante años, suple las necesidades de los astronautas que viajen a Marte.
MOXIE, el rival del robot chino.
Sin embargo, Michael Hecht, del Observatorio Haystack del Instituto Tecnológico de Massachusetts, en Westford, asegura en la revista Nature que existe una forma mucho más sencilla de producir oxígeno en el planeta rojo. Hecht es el investigador principal del Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE), a bordo del Perseverance.
El experimento MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), a bordo del róver Perseverance, finalizó el pasado 7 de agosto. Logró fabricar 122 gramos de oxígeno molecular a partir del CO2 de la atmósfera marciana.
Este róver de la NASA, que aterrizó en Marte en febrero de 2021, ha demostrado con éxito la producción de oxígeno a partir del aire marciano, que es principalmente dióxido de carbono (CO2). En total, a lo largo de sus cerca de dos años y medio de actividad en la superficie marciana, MOXIE ha conseguido producir un total de 122 gramos de oxígeno molecular en las dieciséis veces que repitió el experimento.
Es cierto que no es una cantidad para tirar cohetes: un perro pequeño consumiría el oxígeno producido por MOXIE en solo diez horas, según los cálculos de la propia NASA. Pero el potencial del experimento Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment es mayúsculo. Una versión a mayor escala podría generar oxígeno suficiente no solo para un asentamiento humano, sino para producir una cantidad suficiente de gas que sirva de oxidante del combustible para cohetes destinado a lanzar una nave para un viaje de regreso a la Tierra. «Se pueden obtener de dos a tres kilogramos por hora —afirma Hecht. Y continúa—: No hay ningún obstáculo para aumentar esta cantidad».
Jiang suscribe las palabras de Hecht, pero él apuesta, cómo no, por su robot químico. «En el futuro, los humanos podrán establecer una fábrica de oxígeno en Marte con la ayuda de un químico de inteligencia artificial», afirma Jiang. Solo se necesitan quince horas de irradiación solar para producir el volumen de oxígeno necesario para la supervivencia humana. «Esta tecnología innovadora nos acerca un paso más a lograr nuestro sueño de vivir en Marte», concluye el investigador chino.
Visto lo visto, podéis respirar tranquilos todos aquellos que aspiráis a visitar el planeta rojo en el futuro.
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