Superóxidos de la Luna y Marte para el cultivo de oxígeno


Las caras polvorientas de la luna y Marte esconden peligros invisibles para los futuros exploradores. Las áreas de material altamente oxidante podrían ser lo suficientemente reactivas como para producir quemaduras químicas en la piel o los pulmones desprotegidos de los astronautas. Inspirándose en una búsqueda pionera de vida marciana, un equipo griego está desarrollando un dispositivo para detectar estas ‘especies reactivas de oxígeno’, así como para recolectar suficiente oxígeno de ellas para mantener a los astronautas respirando indefinidamente.

Una vista de la formación «Kimberley» en Marte tomada por el rover Curiosity de la NASA. Los estratos en primer plano se sumergen hacia la base del monte Sharp, lo que indica un flujo de agua hacia una cuenca que existía antes de que se formara la mayor parte de la montaña. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Los módulos de aterrizaje Viking de EE. UU. que aterrizaron en Marte en 1976 llevaron a cabo experimentos en busca de vida marciana cuyos resultados aún se debaten más de cuatro décadas después.
El experimento de «Liberación etiquetada» de Viking aplicó líquido de micronutrientes a una muestra de suelo marciano, que liberó grandes cantidades de oxígeno en respuesta. Algunas autoridades interpretaron este resultado como evidencia de vida microbiana en Marte, excepto que incluso después de esterilizar la muestra con calor a 160°C, esta producción de oxígeno continuó. Mientras tanto, otros experimentos de Viking no encontraron rastros de productos químicos orgánicos.
«La principal interpretación actual es que los resultados se debieron a una reacción química abiótica», señala el profesor Elias Chatzitheodoridis, del Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad Técnica Nacional de Atenas.
«La producción de oxígeno fue causada por una especie de oxígeno reactivo que reacciona con el agua en el líquido nutritivo», señala el profesor Christos Georgiou, del Departamento de Biología de la Universidad de Patras. «Tales especies reactivas pueden originarse a partir de sales metálicas de superóxidos, peróxidos o percloratos, el último de los cuales fue detectado por el módulo de aterrizaje Mars Phoenix de la NASA en el Ártico marciano en 2008.

El módulo de aterrizaje Mars Phoenix de la NASA detectó sales de perclorato en el Ártico marciano en 2008. Crédito: NASA

«Cartografiar especies tan altamente reactivas será importante para los colonos marcianos y lunares, no solo porque su presencia será perjudicial para los asentamientos humanos y el crecimiento de los cultivos, sino también porque borrarán cualquier rastro de posibles biofósiles marcianos, por lo que estas áreas se pueden controlar». de la búsqueda de vida en Marte».
El Departamento de Biología de la Universidad de Patras ya ha realizado experimentos de suelo sobre la generación de especies reactivas de oxígeno en muestras de suelo de los áridos desiertos de Mojave y Atacama, similares a los de Marte, así como de sales de perclorato expuestas a la radiación.
«Estas especies reactivas de oxígeno son creadas por la intensa irradiación ultravioleta de la superficie, especialmente de minerales fracturados rotos por temperaturas extremas y micrometeoritos, lo que da como resultado una superficie con muchos enlaces químicos libres», explica el profesor Georgiou.

Los equipos universitarios combinados se dieron cuenta de que el experimento de micronutrientes líquidos de Viking sería un modelo viable para un detector de estas especies reactivas de oxígeno. Las muestras de suelo se colocarían en un dispositivo de microfluidos, produciendo oxígeno detectable a través de la humectación con agua más la acción de los catalizadores. Propusieron la idea a la ESA a través de la Plataforma de Innovación de Espacio Abierto, buscando ideas prometedoras para la investigación y el desarrollo.

El proyecto de detección de especies reactivas de oxígeno de la ESA, respaldado por el Elemento de desarrollo tecnológico de la ESA, incluirá el diseño inicial de un dispositivo de reactor a gran escala para extraer periódicamente oxígeno del suelo, denominado «cultivo de oxígeno». La radiación ultravioleta solar repondrá su suministro de oxígeno en cuestión de horas. La estimación es que un área de 1,2 hectáreas (3 acres) produciría suficiente oxígeno para mantener con vida a un solo astronauta. Crédito: Universidad Técnica Nacional de Atenas / Universidad de Patras

«El aspecto interesante es que esta técnica se puede utilizar para algo más que la detección de superóxido», explica la ingeniera de materiales y procesos de la ESA, Malgorzata Holynska.
“El proyecto, respaldado a través del Elemento de Desarrollo de Tecnología de la ESA, incluirá el diseño inicial de un dispositivo de reactor a gran escala para extraer periódicamente oxígeno del suelo, lo que llamamos ‘cultivo de oxígeno’. La radiación UV solar repondrá su suministro de oxígeno en cuestión de horas. La estimación es que un área de 1,2 hectáreas (3 acres) produciría suficiente oxígeno para mantener con vida a un solo astronauta».
«El regolito lunar y marciano disponible comercialmente, alterado químicamente por el contacto con la atmósfera rica en oxígeno de la Tierra, no es adecuado para la prueba», dice el profesor Chatzitheodoridis. «En consecuencia, el equipo del proyecto está buscando crear sus propios simuladores en entornos controlados. Además, utilizaremos meteoritos lunares y marcianos para probar el instrumento, pero también planeamos solicitar a la NASA muestras lunares reales para la prueba».
«El objetivo es que el detector de prospección sea más pequeño que un libro de bolsillo», dice el Dr. Ioannis Markopoulos, al frente de la empresa 01 Mechatronics, que planea producir un prototipo de detector. «Es probable que los astronautas lo encuentren útil durante todo el período de cualquier misión a la Luna y Marte».

«Las especies reactivas de oxígeno se producen en nuestros propios cuerpos, por lo tanto, nuestros cuerpos producen antioxidantes en respuesta», agrega el profesor Georgiou. «También se pueden producir a través de suelos terrestres áridos expuestos a la radiación y durante las actividades mineras. En el espacio serán producidos por la radiación cósmica que interactúa con las superficies metálicas, como en los tanques de agua y alimentos, y el oxígeno de la cabina, por lo que dicho detector ciertamente será útil para monitorear el entorno de la nave espacial».
El Dr. Markopoulos agrega: «Ciertamente, también vemos el potencial para un derivado terrestre; con estas especies dañinas de oxígeno reactivo extendidas en la Tierra, existe el potencial para una muy buena herramienta para la comercialización».

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