Uno strumento a bordo del rover Perseverance è riuscito a estrarre dall’anidride carbonica marziana il gas fondamentale per la vita
È grande più o meno come la batteria di un’automobile (le sue dimensioni sono 24x24x31 centimetri), pesa 17 kg ed è in grado di produrre ossigeno quanto un piccolo albero sulla terra (ovvero circa 6 grammi all’ora).
Si chiama Moxie, acronimo per Mars Oxygen In-situ resource utilization Experiment (esperimento per produrre ossigeno su Marte utilizzando risorse presenti sul Pianeta rosso) ed è il primo strumento prodotto dall’uomo che, per 7 volte, dall’atterraggio del rover Nasa “Perseverance” sul quarto pianeta del Sistema solare avvenuto a febbraio 2021, è riuscito a estrarre molecole di ossigeno dall’anidride carbonica extraterrestre.
Un passo avanti verso la possibilità di inviare una missione umana su Marte che è stato documentato in uno studio pubblicato su Science Advances dai ricercatori del team internazionale coordinato dal Massachusetts Institute of Technology.
L’ossigeno e lo spazio
Per respirare, e quindi vivere, l’uomo ha bisogno di ossigeno in forma molecolare. Ma questo elemento, guardando ai viaggi spaziali, è fondamentale ad esempio anche nella prospettiva dell’alimentazione dei motori dei razzi. E, in tutte le missioni al di fuori del nostro pianeta, finora, le scorte di ossigeno erano state trasportate in orbita dalla terra.
“Questa – commenta il primo autore dello studio, Jeffrey Hoffman – è la prima dimostrazione dell’utilizzo effettivo delle risorse presenti sulla superficie di un altro corpo planetario e della loro trasformazione chimica in qualcosa che sarebbe utile per una missione umana”.
I test effettuati hanno infatti dimostrato che l’apparato strumentale installato sul lato anteriore destro di Perseverance è in grado di replicare su Marte l’azione compiuta sulla Terra da piante, alghe verdi e cianobatteri: la produzione di ossigeno partendo dalla CO2.
Se il prossimo obiettivo fissato dalle missioni spaziali è quello di stabilire la presenza umana a lungo termine sulla luna a partire dal 2030, non è così più astrattamente inconcepibile l’ipotesi dell’invio di un essere umano su Marte, dove l’anidride carbonica costituisce il 96% dell’atmosfera.
La produzione di ossigeno su Marte
Grazie alla tecnologia di conversione elettrolitica, Moxie è riuscito a estrarre ossigeno dall’atmosfera marziana in modo affidabile in condizioni tra loro assai differenti. Ognuna delle 7 prove è stata infatti effettuata in stagioni e ore del giorno e della notte tra loro diverse.
Il sistema prima di tutto aspira l’aria, la filtra per pulirla dai contaminanti e, dopo la pressurizzazione a circa un’atmosfera, la invia a una cella elettrolitica.
Qui, la CO2 viene scissa in ioni di ossigeno e di monossido di carbonio.
Una volta isolati, gli ioni di ossigeno vengono ricombinati in molecole di ossigeno, che, come il monossido di carbonio e gli altri gas atmosferici, vengono infine rilasciate in atmosfera dopo la misurazione di quantità e purezza.
Prossime fasi dell’esperimento su Marte
“L’unica cosa che non abbiamo dimostrato – sottolinea il ricercatore del Mit, Michael Hecht – è il funzionamento all’alba o al tramonto, quando la temperatura del pianeta cambia sostanzialmente”. Questa mancanza, comunque, sarà integrata ora attraverso test di laboratorio.
Le prospettive per Moxie
Il processo di conversione avviene a temperature di esercizio elevate (circa 800 gradi), che richiedono l’utilizzo di materiali (dalla lega di nichel, a uno speciale aerogel, a un sottile rivestimento in oro per evitare il danneggiamento del rover) e alcune ore per il riscaldamento.
Il prossimo obiettivo è dunque quello di aumentare la capacità di produzione dello strumento, soprattutto nella primavera marziana, caratterizzata da elevati livelli di anidride carbonica e da un’alta densità atmosferica.
Si cercherà cioè di far funzionare Moxie il più a lungo possibile, per verificare eventuali segni di usura. Lo stress termico prolungato, oltre a richiedere la necessità di pause, nel tempo potrebbe infatti causare danni al sistema.
In caso di risultati positivi, si potrà così passare alla produzione di una versione più grande dello strumento, progettata per funzionare continuamente e in grado di restare operativa anche per migliaia di ore.
Alberto Minazzi
