研究：具有腐蚀性的火星和月球土壤可用于养殖氧气

导读：由欧空局(ESA)赞助的一项研究旨在开发一种方法--不仅可以检测月球和火星上可能危及宇航员的危险的超氧化物土壤而且还可以为未来的任务将这些危险变成氧气农场的方法。

由欧空局(ESA)赞助的一项研究旨在开发一种方法--不仅可以检测月球和火星上可能危及宇航员的危险的超氧化物土壤而且还可以为未来的任务将这些危险变成氧气农场的方法。我们往往认为理所当然的事情之一是我们在地球上的环境是多么得奇特。

我们的星球完全由水主导，以至于我们认为它的存在不仅是正常的，而且认为它是一种相对良性的液体，即从化学角度来看是尽可能安全的。

事实上，水是宇宙中最活跃的化合物之一，而且是最接近于通用溶剂的东西。它看起来对我们无害的唯一原因是，在过去的50年里，它设法跟地球上几乎所有能溶解或中和的东西发生作用。因此，科学家们仍在学习大量关于无水环境到底是什么样子的知识以及什么样的奇异物质可以在其中存在。

NASA的维京一号和二号登陆器任务提供了一个戏剧性的例子，它们于1976年在火星上着陆。这不仅是第一次成功的火星登陆，也是迄今为止在红色星球上寻找生命直接迹象的唯一尝试。

这方面的关键是Labeled Release实验。在这个实验中，着陆器的机械臂舀起一个火星土壤样本并将其送入机载实验室。然后用几滴营养液来湿润这块土壤，营养液由水组成，其中溶解了七种带有放射性碳同位素¹⁴C的简单有机分子。

如果土壤中存在类似细菌的东西，那么它就会吞噬营养物质并放出放射性二氧化碳，仪器将探测和测量这些二氧化碳。果然，当加入后就出现了¹⁴CO₂。

起初，地球上的科学家们很高兴，但随后问题开始出现了。土壤样本释放出了二氧化碳，但它们在160°C的温度下消毒三小时后也释放出了二氧化碳。更糟糕的是，当样品被分析时，它们没有显示任何有机分子的痕迹。

尽管这种情况的原因已经被激烈地争论了近半个世纪，但最被广泛接受的理论是，所看到的活动并不是由于生命，而是因为火星土壤中含有高活性、含氧的非生物化学物质--超氧化物、过氧化物或高氯酸盐。

当紫外线辐射照射到特别粗糙的土壤颗粒时产生，这些具有许多自由化学键的化合物在地球上非常罕见，因为水的存在破坏了它们并侵蚀了可以产生它们的土壤颗粒的粗糙表面。但在月球和火星上，那里的土壤是参差不齐的，紫外线辐射每天都在轰击它们，这些超氧化物是相当普遍的。NASA的凤凰号登陆器在2008年检测到火星土壤中存在高氯酸盐。

由于许多原因，这些反应性化合物令太空科学家和工程师感到担忧。它们不仅可以破坏所有生物化石的痕迹而且还具有极强的腐蚀性，这意味着它们可以损坏机器甚至烧毁没有保护的皮肤和肺部组织。

为此，雅典国立技术大学和佩特雷大学的科学家们正在寻找一种方法来检测这种活性化合物。他们通过利用来自类似火星的莫哈韦沙漠和阿塔卡马沙漠的土壤样本以及经过辐照的高氯酸盐来设计出一个比平装书还小的微流体装置。这种装置可以检测超氧化物的床铺以便宇航员可以避免或对抗潜在的危险。

更令人激动的是，有可能扩大技术规模以生产化学反应器，进而将这些危险的土壤变成潜在的取之不尽的氧气来源来用于未来的月球和火星前哨。

ESA材料和工艺工程师Malgorzata Holynska说道：“令人兴奋的是，这项技术不仅仅可以用于超氧化物检测。该项目通过ESA的Technology Development Element支持将包括初步设计一个大规模的反应器装置从而定期从土壤中提取氧气，我们称之为‘氧气养殖’。然后太阳紫外线照射将在几小时内补充其氧气供应。据估计，一个1.2公顷的区域将产生足够的氧气来维持一个宇航员的生命。”

由于商业上制造的合成月球和火星雷石不适合该团队的研究，下一个目标则是创造他们自己的合成物或使用月球或火星陨石展开测试。