Výzkumníci z California Institute of Technology (Caltech) v USA vynalezli metodu získávání kyslíku z molekuly oxidu uhličitého. Inspirovali se procesy, které za extrémních podmínek probíhají na kometách a v horní atmosféře Marsu, kde se kyslík uvolňuje ze sloučenin, jako je voda, oxid uhelnatý nebo oxidy kovů.
Ačkoliv je molekulární kyslík bohatě zastoupen v zemské atmosféře, ve vesmíru je extrémně vzácný. V naší Sluneční soustavě a v mezihvězdných oblacích byla nalezena pouze stopová množství kyslíku, která zdaleka nemohou stačit k realizaci velkého lidského snu o osídlení Marsu.
Při relativně vzácných příležitostech však k uvolňování molekulárního kyslíku může docházet i ve vesmíru. Vědci již dnes vědí, že molekuly vody uvolněné z komet, které jsou urychleny slunečním větrem a dopadnou zpátky na jejich povrch, uvolňují kyslík. Tímto jevem se inspiroval vědecký tým z Kalifornie a pokusil se jej aplikovat také na molekuly oxidu uhličitého. Základní otázka zněla, zda i molekula CO2 poskytne kyslík obdobným reakčním procesem.
Zdá se to jistě jako bláznivý nápad, vždyť CO2 je lineární nepolární molekula, ve které je kyslík s uhlíkem spojen dvojnou vazbou. Jak tedy spojit dva atomy kyslíku dohromady? Molekula by se musela ohnout, silně prostorově deformovat, což není vůbec snadný úkol.
Vědci připravili experiment, ve kterém urychlili molekuly oxidu uhličitého a nechali je srazit s povrchem zlaté fólie. Protože je zlato inertní prvek, bylo zřejmé, že pokud vznikne jakékoli množství kyslíku, bude zcela jistě vznikat chemickou reakcí. A povedlo se. V extrémním elektronovém excitačním stavu bylo možné pozorovat intramolekulární přeměnu CO2 na molekulární kyslík.
Molekula oxidu uhličitého byla nejprve ionizována odebráním elektronu. V zařízení, které pracuje na principu urychlovače, byla poté urychlena pomocí elektrického pole a vzniklé rychlé ionty CO2 byly rozptýleny na pevném inertním povrchu zlata. Výsledkem byla přímá detekce ionizovaných produktů O2+ a O2-.
Bohužel, v současnosti dokáže toto zařízení pracovat jen s velmi malou účinností a s nepatrnými objemy plynu. Na každých 100 molekul oxidu uhličitého urychlí reaktor pouze jednu nebo dvě molekuly kyslíku.
Doufejme, že vědci brzy najdou způsob, jak zvýšit výnos této metody. Technologie by mohla pomoci jak při snižování objemu CO2 v atmosféře, tak se zajištěním kontinuální produkce O2 při výzkumu vesmíru nebo zamýšlené kolonizaci jiných planet, například Marsu.
Je pravděpodobné, že podobné kolizní procesy mohly probíhat v době formování planety Země, když kosmické projektily, jako jsou meteority, procházely atmosférou s dominujícím CO2. Povrch projektilu se pohyboval vysokou rychlostí vůči stojaté atmosféře CO2, což mohlo přispívat k částečné přeměně CO2 na O2.
Zdroje:
Yao, Y., Shushkov, P., Miller, T.F. et al. Direct dioxygen evolution in collisions of carbon dioxide with surfaces. Nat Commun 10, 2294 (2019) doi:10.1038/s41467-019-10342-6. Dostupné z: https://www.nature.com/articles/s41467-019-10342-6
Researchers Have Found A Potential New Way To Make Breathable Oxygen On Mars | IFLScience. The Lighter Side of Science | IFLScience [online]. Dostupné z: https://www.iflscience.com/chemistry/researchers-have-found-a-potential-new-way-to-make-breathable-oxygen-on-mars/
Mohlo by vás také zajímat:
Chytrý
textil detekuje toxické látky
Zapomeňte
na klasiku v 3D tisku, přichází „Replikátor“
Klimatickou
změnu přibrzdí syntetické uhlí