นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวิธีใหม่ในการผลิตก๊าซออกซิเจนสำหรับหายใจบนดาวอังคาร

ดาวอังคารอยู่ไกลจากโลกมาก ดังนั้นหากสามารถสร้างอากาศสำหรับหายใจบนดาวอังคารได้มันจะช่วยลดค่าใช้จ่ายและความพยายามที่จะต้องขนอากาศหรือก๊าซออกซิเจนไปจากโลก นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (CalTech) ได้พัฒนาวิธีใหม่ที่สามารถดึงเอาก๊าซออกซิเจน (O2) ออกมาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ได้สำเร็จ CO2 เป็นส่วนประกอบหลักในบรรยากาศของดาวอังคารมีมากถึง 96% ดังนั้นในอนาคตวิธีใหม่นี้อาจสามารถนำไปใช้ในภารกิจสำรวจดาวอังคาร และยังอาจเป็นวิธีหนึ่งในการลดก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศของโลกเราด้วย

ทีมวิจัยค้นพบเทคนิคใหม่นี้จากการศึกษาดาวหาง ดาวหางส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำแข็งมีถิ่นกำเนิดในพื้นที่อันห่างไกลของระบบสุริยะที่เรียกว่าเมฆออร์ต (Oort cloud) ซึ่งอยู่ไกลออกไปจากดาวเนปจูนอีกมาก เมื่อดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้น้ำแข็งระเหิดกลายเป็นก๊าซซึ่งก็คือส่วนที่มองเห็นเป็นหางที่ยาวนับพันนับหมื่นกิโลเมตร ในขณะเดียวกันลมสุริยะซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุที่หลุดออกมาจากดวงอาทิตย์สามารถผลักดันโมเลกุลของน้ำ (HO2) ที่ล่องลอยอยู่ในอวกาศเหล่านี้กลับไปชนกับพื้นผิวของดาวหางด้วยระดับความเร็วสูง โมเลกุลของน้ำจะถูกแยกออกกลายเป็นโมเลกุลของก๊าซออกซิเจน (O2)

นักวิจัยที่ CalTech 2 คน Yunxi Yao และ Konstantinos Giapis ใช้กระบวนการที่คล้ายคลึงกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนดาวหางแยกก๊าซออกซิเจน (O2) ออกจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) พวกเขาสร้างอุปกรณ์ที่ทำงานคล้ายกับเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็ก โมเลกุลก๊าซ CO2 ถูกทำให้เป็นไอออนโดยการนำอิเล็กตรอนออกไป จากนั้นชาร์จประจุไฟฟ้าให้กับโมเลกุล CO2 และใช้สนามไฟฟ้าเร่งมันจนมีความเร็วสูง แล้วส่งมันไปชนกับแผ่นทองคำเปลว (Gold foil) ผลที่ได้คือโมเลกุลของก๊าซออกซิเจนหรือ O2 และเนื่องจากทองคำเป็นธาตุเฉื่อยไม่สามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยตัวเองจึงไม่สามารผลิตโมเลกุลออกซิเจน ทีมวิจัยจึงมั่นใจว่า O2 ที่ได้นั้นมาจาก CO2

“นั่นหมายถึงว่าอะตอมทั้งสองตัวของออกซิเจนนั้นมาจากโมเลกุลของ CO2 เป็นการแยกมันออกมาในลักษณะพิเศษอย่างมีประสิทธิภาพ” ทีมวิจัยกล่าว

ในตอนแรกทีมวิจัยคิดว่าอาจไม่สามารถรวมอะตอมของออกซิเจน 2 ตัวจาก CO2 เข้าด้วยกันได้ เพราะ CO2 เป็นโมเลกุลแบบเส้นตรงซึ่งจะต้องดัดมันอย่างรุนแรงเพื่อให้มันมาเชื่อมต่อกัน โชคดีที่อุปกรณ์ของพวกเขาทำงานได้ผล ทีมวิจัยจึงค้นพบวิธีใหม่ในการสร้างก๊าซออกซิเจนจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะมีความสำคัญสำหรับการเดินทางในอวกาศระยะไกลอย่างเช่นการไปสำรวจดาวอังคาร

อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ดังกล่าวที่เพิ่งจะอยู่ในขั้นเริ่มต้นพัฒนานี้ยังมีจุดอ่อนตรงที่ประสิทธิภาพต่ำ ในทุกโมเลกุลของ CO2 100 ตัวอุปกรณ์นี้สามารถสร้างโมเลกุลของ O2 ได้เพียง 1 – 2 ตัวเท่านั้น ทีมวิจัยบอกว่าในอนาคตอุปกรณ์ของพวกเขาอาจได้รับการพัฒนาจนสามารถผลิตอากาศสำหรับนักบินอวกาศใช้หายใจบนดาวอังคาร และสำหรับบนโลกอุปกรณ์นี้อาจมีประโยชน์ในการดึงเอาก๊าซ CO2 ที่เป็นก๊าซเรือนกระจกสาเหตุสำคัญของปัญหาโลกร้อนออกไปจากชั้นบรรยากาศและเปลี่ยนมันเป็นก๊าซออกซิเจน

ทีมวิจัยบอกว่าถึงแม้มันยังไม่ใช่อุปกรณ์ขั้นสุดท้ายหรือไม่ใช่อุปกรณ์ที่สามารถใช้แก้ปัญหาบนดาวอังคารได้ในขณะนี้ แต่มันเป็นอุปกรณ์ที่สามารถทำสิ่งที่ยากมากๆชนิดไม่เคยคาดคิดมาก่อนได้สำเร็จ

 

ข้อมูลและภาพจาก space, iflscience