ابتكار تقنية لاستخراج الأكسجين والوقود من مياه مالحة في المريخ

تلقى مسعى البشر إلى إنشاء قواعد على المريخ دفعة إلى الأمام، إذ زعم علماء أنهم اكتشفوا طريقة يمكنها أن تساعد في استخراج الأكسجين والوقود من مياه مالحة موجودة على الكوكب الأحمر.

ولا يمكن استخدام تلك المياه المالحة بسبب التربة المريخية، لأغراض الشرب. إذ يتطلب التحليل الكهربائي، وهو الطريقة المعتادة لاستخدام الكهرباء لتفكيك المياه إلى أكسجين (للتنفس) وهيدروجين (للوقود)، يتطلب إزالة الملح، ما يشكل أسلوباً مرهقاً وقد يكون مسعى مكلفاً في بيئة قاسية على غرار المريخ.

في المقابل، طور باحثون في "جامعة واشنطن" بـ"سانت لويس" نظاماً للتحليل الكهربائي يستطيع أن يفصل مباشرة الأكسجين والهيدروجين من المياه المالحة، بطريقة أقل تعقيداً وغير مكلفة.

واختبروا نظامهم في محاكاة عن جو المريخ حيث تبلغ الحرارة -36 درجة مئوية، إضافة إلى اختباره في ظروف أرضية نموذجية.

وفي ذلك الصدد، ذكر فيجاي راماني من جامعة واشنطن، أن "مُحللنا الكهربائي للمياه المريخية المالحة يغير في شكل جذري الحسابات اللوجستية للبعثات المتوجهة إلى المريخ وما وراءه. وكذلك تفيد تلك التكنولوجيا بصورة موازية على الأرض، إذ تتيح جعل المحيطات مصدراً حيوياً للأكسجين والوقود".

وفي صيف 2008 "لمستْ وتذوقتْ" المركبة "فينيكس مارس لاندر" التابعة لـ"ناسا"، مياه المريخ في أبخرة الجليد المصهور الذي استخرجته هذه المركبة. ومنذ ذلك الحين، اكتشفت مركبة "مارس أكسبرس" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية بركاً مائية كثيرة تحت سطح المريخ، تظل في حالة سائلة بفضل وجود بيركلورات المغنسيوم، وهو نوع من الأملاح. واستطراداً، كي يعيش رواد الفضاء على المريخ ويعودوا إلى الأرض، سيحتاجون إلى تصنيع بعض الأساسيات، من بينها المياه والوقود، وفي إمكان هذا البحث أن يفيد هذا الغرض كثيراً. وفي السنوات المقبلة، تسعى وكالات الفضاء الخاصة والعامة معاً، إلى إرسال بعثات مأهولة إلى المريخ ومحاولة العيش هناك مؤقتاً.

وفي ذلك المنحى، ذكر مؤسس شركة استكشاف الفضاء "سبايس إكس" ورئيسها التنفيذي إيلون ماسك، الثلاثاء الماضي، أنه يتوقع أن يهبط البشر على المريخ خلال ست سنوات. وأضاف أن "سبايس إكس" تخطط لإطلاق مركبة فضائية غير مأهولة تهبط على المريخ خلال سنتين، وثمة فرصة ليصل أول إنسان إلى الكوكب الأحمر خلال أربع سنوات بدلاً من ست.

ومن المقرر للعربة المتجولة "بيرسيفيرنس" التابعة لوكالة الفضاء الأميركية "ناسا"، التي أطلقتْ في يوليو (تموز) 2020، أن تهبط في فوهة "جيزيرو" على سطح المريخ في 18 فبراير (شباط) 2021. وستبحث عن أدلة على حياة قديمة وتجمع عينات من الصخور والتربة قد تعيدها إلى الأرض.

وكذلك تحمل تلك العربة معدات تستخدم التحليل الكهربائي عند درجات حرارة عالية، لكن "تجربة استخدام موارد الأكسجين في الموقع" الموجودة فيها ستنتج الأكسجين وحده باستخدام ثاني أوكسيد الكربون المتوفر في الجو.

في المقابل، يزعم هذا البحث الأحدث أن النظام المطور في مختبر السيد راماني يستطيع أن ينتج من الأكسجين 25 ضعفاً مقارنة بـ"تجربة استخدام موارد الأكسجين في الموقع" وبواسطة الكمية نفسها من الطاقة، ويستطيع أيضاً إنتاج الهيدروجين القابل للاستعمال في رحلة العودة.

وفي وقت سابق، اكتُشفت برك مائية كثيرة تحت سطح المريخ وتبين أنها تظل في حالة سائلة بفضل وجود بيركلورات المغنسيوم.

وفي تعليق على تلك المعطيات، ذكر شريهاري سانكاراسوبرامانيان، العالم الباحث والمؤلف الأول المشارك للورقة، أنه "من المفارقات كون البيركلورات المذابة في المياه، أي ما يُسمى الشوائب، تساعد في الواقع في محيط كمحيط المريخ. إنها تمنع تجمد المياه. وتحسن أيضاً أداء نظام المحلل الكهربائي من خلال خفض المقاومة الكهربائية".

ويعتزم الباحثون استخدام ذلك المُحلّل الكهربائي المبتكر على الأرض أيضاً. إذ يعتقدون أنه سيكون مفيداً في قطاع الدفاع، لأنه يولد الأكسجين عند الحاجة في الغواصات، وكذلك يستطيع توفير الأكسجين في استكشاف البحار العميقة.

وقد نُشر البحث في دورية "وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم".