A quasi 55 milioni di km dalla Terra, sulla superficie rossa e polverosa di Marte, uno strumento delle dimensioni di un microonde dimostra che può svolgere in modo affidabile il lavoro di un piccolo albero.
Un esperimento sull'uso delle risorse di ossigeno in loco (The CON-led Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), o MOXIE, condotto dal MIT e dalla NASA, produce con successo ossigeno dall'atmosfera ricca di anidride carbonica del Pianeta Rosso dall'aprile 2021. Ciò avviene circa due mesi dopo l'atterraggio sulla superficie di Marte come parte delle missioni Perseverance e Mars 2020 della NASA.
In uno studio pubblicato ieri sulla rivista Science Advances, i ricercatori riferiscono che entro la fine del 2021, MOXIE è stata in grado di produrre ossigeno in sette cicli sperimentali. Sono stati condotti in diverse condizioni atmosferiche, compreso il giorno e la notte, nonché durante le diverse stagioni marziane. In ogni esecuzione sperimentale, il dispositivo ha raggiunto l'obiettivo di produrre 6 g di ossigeno all'ora. Questa è approssimativamente la velocità di un piccolo albero sulla Terra.
Gli scienziati suggeriscono che una versione ingrandita di MOXIE potrebbe essere inviata su Marte prima di una missione umana, dove potrebbe produrre continuamente ossigeno al ritmo di diverse centinaia di alberi. A quella potenza, il sistema avrebbe bisogno di produrre abbastanza ossigeno per sostenere gli umani una volta arrivati, oltre a rifornire di carburante il razzo per riportare gli astronauti sulla Terra. La produzione continua di MOXIE è ancora un promettente primo passo verso questo obiettivo.
"Abbiamo appreso un'enorme quantità di informazioni che informeranno i sistemi futuri su scala più ampia", afferma Michael Hecht, ricercatore principale della missione MOXIE presso l'Osservatorio di Haystack del MIT.
La produzione di ossigeno di MOXIE su Marte è anche la prima dimostrazione di "utilizzo delle risorse in situ". È l'idea di raccogliere e utilizzare le materie prime di un pianeta (in questo caso, l'anidride carbonica su Marte) per produrre risorse (come l'ossigeno) che altrimenti dovrebbero essere trasportate dalla Terra.
"Questa è la prima dimostrazione dell'effettiva assunzione di risorse sulla superficie di un altro corpo planetario e della loro conversione chimica in qualcosa che sarebbe utile per una missione umana", afferma il vice capo investigatore del MOXIE Jeffrey Hoffman.
L'attuale versione di MOXIE è abbastanza piccola da stare a bordo del rover Perseverance. È stato costruito per funzionare per brevi periodi di tempo, accendendosi e spegnendosi ad ogni lancio, a seconda del programma di esplorazione del rover e delle responsabilità della missione. Al contrario, un impianto di ossigeno su vasta scala per Marte includerebbe unità più grandi che idealmente funzionerebbero continuamente.
Nonostante i necessari limiti dell'attuale design di MOXIE, il dispositivo ha dimostrato di poter convertire in modo efficiente e affidabile l'atmosfera marziana in ossigeno puro. Lo fa inalando prima l'aria marziana attraverso un filtro che la pulisce dagli inquinanti. L'aria viene quindi pressurizzata e passa attraverso un elettrolizzatore a ossido solido (SOXE). Progettato e prodotto da OxEon Energy, questo dispositivo divide elettrochimicamente l'aria ricca di anidride carbonica in ioni ossigeno e monossido di carbonio.
Gli ioni ossigeno vengono quindi rilasciati e ricombinati per formare ossigeno molecolare respirabile. MOXIE misura quindi la quantità e la purezza di questa uscita prima di rilasciarla nell'aria insieme al monossido di carbonio e ad altri gas atmosferici.
Da quando il rover è atterrato nel febbraio 2021, gli ingegneri MOXIE hanno lanciato lo strumento sette volte durante l'anno marziano. Ogni volta ci vogliono alcune ore per riscaldarsi, quindi un'altra ora per produrre ossigeno prima di spegnersi di nuovo. Ogni lancio è stato programmato a un'ora diversa del giorno o della notte e in un periodo dell'anno diverso per verificare se MOXIE potesse adattarsi alle mutevoli condizioni atmosferiche del pianeta.
"L'atmosfera di Marte è molto più variabile di quella terrestre", osserva Hoffman. "La densità dell'aria può raddoppiare durante l'anno e la temperatura può variare di 100°. Uno degli obiettivi è dimostrare che può funzionare in qualsiasi momento dell'anno".
Per ora, MOXIE ha dimostrato di poter produrre ossigeno in quasi ogni momento della giornata o della stagione marziana.
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