Ученые Калифорнийского технологического института смогли получить кислород, «бомбардируя» молекулами углекислого газа золотую пластинку.
Для начала большинства химических реакций требуется энергия, которая обычно подводится в виде тепла. Но новые исследования показывают, что некоторые необычные реакции могут протекать за счет кинетической энергии. Молекулы воды могут разгоняться и врезаться, как крошечные пули, в поверхности, содержащие кислород. Энергии такого столкновения достаточно, чтобы отщепить кислород от поверхностей, которые его содержат.
Такая реакция происходит на кометах, когда молекулы воды испаряются с поверхности и ускоряются солнечным ветром, а затем снова врезаются в комету. Сами кометы при этом выделяют углекислый газ, но ученые из Калифорнийского технологического института решили проверить, возможно ли выделение кислорода в таком процессе.
Каково же было удивление исследователей, когда в потоках газа от кометы они обнаружили этот жизненно необходимый человеку газ. Ученые решили сымитировать реакцию в лаборатории, чтобы понять, откуда взялся этот кислород — из воды или углекислого газа. Они взяли золотую фольгу и начали бомбардировать ее молекулами CO2. Проведя анализ потоков газа, идущего от поверхности золотой фольги, ученые выяснили, что кислород там все еще присутствует. Следовательно, он получается при расщеплении углекислого газа.
Это открытие очень важно по одной причине: чтобы напрямую расщепить углекислый газ с помощью химических реакций, требуется много энергии. На космических станциях и подводных лодках регенерация кислорода происходит с помощью каскада реакций, которые используют химические реагенты. Это значит, что для поддержания состава воздуха необходимо постоянно подвозить новые реактивы.
Но новый способ получения жизненно необходимого людям газа решает эти проблемы: для него требуется не так много энергии и вообще никаких реактивов. Ученые собрали целую установку, которая может производить кислород. В ней углекислый газ сначала ионизируют, чтобы у молекул появился электрический заряд, а затем разгоняют с помощью электрического поля и сталкивают с какой-нибудь поверхностью. Молекулы углекислого газа разлетаются на кислород и атомы углерода, которые затем могут оседать в виде сажи на стенках реактора. Новая технология, по словам ее создателей, может использоваться как на космических станциях и подводных лодках, так и в поселениях на Луне и Марсе.
Ранее зонд «Розетта» обнаружил кислород в облаке газа, окружающем комету Чурюмова — Герасименко.