Scomporre CO2 per immettere ossigeno nell’atmosfera

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Trovato come strappare a forza ossigeno alla CO2, un passo avanti verso avere ossigeno su Marte. La forza cinetica d’un impatto può essere sufficiente a estrarre ossigeno molecolare dall’anidride carbonica. Il processo, già osservato per le molecole d’acqua attorno alle comete, è ora stato replicato in laboratorio, ponendo le basi per future applicazioni per missioni spaziali o per la mitigazione dell’effetto serra.

Dallo studio dell’ossigeno molecolare osservato nelle chiome delle comete, un team di ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) ha individuato un meccanismo di conversione dell’anidride carbonica (CO2) in ossigeno molecolare (O2). Un processo che potrebbe offrire non solo uno strumento in più per controllare i livelli di CO2 nell’atmosfera terrestre, ma anche una fonte di approvvigionamento di aria respirabile nelle esplorazioni umane di Marte, pianeta con un’atmosfera praticamente priva di ossigeno ma con abbondante anidride carbonica.

Konstantinos Giapis e il suo reattore in grado di convertire l’anidride carbonica in ossigeno molecolare. Crediti: Caltech
Konstantinos Giapis e il suo reattore in grado di convertire l’anidride carbonica in ossigeno molecolare. Crediti: Caltech

L’ossigeno nelle chiome delle comete era una presenza non compresa fino a un paio di anni fa, quando Konstantinos Giapis e Yunxi Yao – due dei i ricercatori del Caltech che hanno firmato lo studio pubblicato ora su Nature Communications – proposero l’esistenza di un processo chimico che potesse spiegarne la produzione.

La chiave è l’energia che le molecole possono avere a disposizione per effettuare una reazione chimica. Attorno alle comete sono presenti molecole d’acqua che sublimano quando la cometa, avvicinandosi al Sole, aumenta la propria temperatura. Una volta liberatesi dalla cometa, le molecole d’acqua vengono accelerate dall’interazione con il vento solare e finiscono per collidere ad alta velocità – quindi con alta energia – contro la cometa stessa. Se la collisione avviene con composti ricchi di ossigeno, come sabbia o ruggine, la molecola d’acqua è in grado di strappare atomi di ossigeno e ricombinarli per ottenere ossigeno molecolare.

Ispirandosi a quanto avviene nelle debolissime atmosfere cometarie, Giapis e colleghi hanno proposto un sistema analogo in grado di generare ossigeno molecolare dall’anidride carbonica. Nello strumento da loro progettato, concettualmente simile a un piccolo acceleratore di particelle (seppur con energie molto inferiori), a collidere ad alta velocità sono molecole di anidride carbonica e il bersaglio è la superficie, inerte, di una lamina d’oro. Alle giuste energie, la molecola di CO2 si piega e si “rompe”, lasciando ricombinare i suoi due atomi di ossigeno e producendo così ossigeno molecolare. Secondo Miller, questo processo spiegherebbe anche la presenza di ossigeno molecolare nell’alta atmosfera di Marte, dove avvengono collisioni ad alta energia tra molecole di anidride carbonica e particelle di polvere.

La resa dell’acceleratore è al momento ancora molto bassa, con una o due molecole di ossigeno prodotte ogni cento di anidride carbonica. Niente scenari fantascientifici di terraformazione di Marte, dunque. Almeno non per ora.

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

Per saperne di più: Leggi su Nature Communications l’articolo “Direct dioxygen evolution in collisions of carbon dioxide with surfaces“, di Yunxi Yao, Philip Shushkov, Thomas F. Miller III e Konstantinos P. Giapis

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